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構(gòu)建理想化模型,是處理物理問(wèn)題常見(jiàn)的方法。
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(1)在研究平行板電容器的相關(guān)問(wèn)題時(shí),我們是從研究理想化模型--無(wú)限大帶電平面開(kāi)始的。真空中無(wú)限大帶電平面的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E0=2kπσ,其中k是靜電力常量,σ為電荷分布在平面上的面密度,單位為C/m2.如圖1所示,無(wú)限大平面帶正電,電場(chǎng)指向兩側(cè)。若帶負(fù)電則電場(chǎng)指向中央(圖中未畫(huà)出)。在實(shí)際問(wèn)題中,當(dāng)兩塊相同的帶等量異種電荷的較大金屬板相距很近時(shí),其中間區(qū)域,可以看作是兩個(gè)無(wú)限大帶電平面所產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場(chǎng)疊加;如果再忽略邊緣效應(yīng),平行板電容器兩板間的電場(chǎng)就可以看作是勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖2所示。已知平行板電容器所帶電量為Q,極板面積為S,板間距為d,求:
a.兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E;
b.請(qǐng)根據(jù)電容的定義式,求出在真空中,該平行板電容器的電容C;
c.求解圖2中左極板所受電場(chǎng)力的大小F。
(提示:因?yàn)閹щ娮髽O板的存在已經(jīng)影響到帶電右極板單獨(dú)存在時(shí)空間場(chǎng)強(qiáng)的分布,所以不能使用a問(wèn)中計(jì)算出的場(chǎng)強(qiáng),而是應(yīng)該將電場(chǎng)強(qiáng)度“還原”到原來(lái)右極板單獨(dú)存在時(shí),在左極板所在位置產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。)
(2)根據(jù)以上思路,請(qǐng)求解真空中均勻帶電球面(理想化模型,沒(méi)有厚度)上某微小面元所受電場(chǎng)力。如圖3所示,已知球面半徑為R,所帶電量為Q,該微小面元的面積為ΔS,帶電球面在空間的電場(chǎng)強(qiáng)度分布為E=
0
r
R
k
Q
r
2
r
R
,其中r為空間某點(diǎn)到球心O的距離。
(提示:“無(wú)限大”是相對(duì)的,在實(shí)際研究中,只要被研究點(diǎn)距離帶電面足夠近,就可認(rèn)為該帶電面為無(wú)限大帶電平面)

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:246引用:3難度:0.4
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    R
    =
    3
    cm
    的圓周六等分??臻g有一方向與圓平面平行的范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)。已知A、C、M三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φA=1V、φC=2.5V、φM=4V。下列判斷正確的是( ?。?/h2>

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