判断题:静电场中,某导体被电容率为:的各向同性介质包围,试判断以下说法的正误。 (1) 导体为等势体; (2) 导体表面附近的场强:E=60/80 其中,∞0是当地导体表面自由电荷面密度; (3) 写体表面附近的申位移:D=00; (4) 导体表面附近的电位移方向是平行于表面法向的。
时间: 2023-06-12 21:06:04 浏览: 46
1. 正确,静电场中,导体内部电场为0,导体表面处处相等,所以导体为等势体。
2. 错误,若电容率为ε,则场强为E=σ/ε,其中σ为导体表面的自由电荷面密度,所以E=∞0/ε,根据题目给出的信息,E=80/60≠60/80。
3. 正确,由高斯定理可知,闭合曲面内部电荷代数和等于零,所以D=εE=ε×0=0。
4. 正确,电位移方向与电场方向垂直,而导体表面处电场方向与表面法向垂直,所以导体表面附近的电位移方向是平行于表面法向的。
相关问题
半径为R,相对电容率为∈r的介质球体,电荷量为Q电荷体密度分布为ρ=kr2,式中r为距离球心的距离,求所述带电球体内外的静电场能量
根据高斯定理,球体内外的电场强度分别为:
球体外:
$$
E_{out} = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{Q}{r^2}
$$
球体内:
$$
E_{in} = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \frac{Qr}{R^3 \varepsilon_r} \cdot r
$$
其中,$\varepsilon_0$为真空介电常数,$\varepsilon_r$为相对电容率。
由于电场能量密度为$u=\frac{1}{2}\varepsilon_0 E^2$,因此球体内外的静电场能量分别为:
球体外:
$$
W_{out} = \int_{R}^{\infty} u_{out} \cdot 4\pi r^2 dr = \frac{1}{2}\cdot\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\cdot\frac{Q^2}{R}
$$
球体内:
$$
W_{in} = \int_{0}^{R} u_{in} \cdot 4\pi r^2 dr = \frac{1}{2}\cdot\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\cdot\frac{Q^2}{2R} \cdot \frac{3\varepsilon_r-1}{\varepsilon_r}
$$
其中,$W_{out}$表示球体外的静电场能量,$W_{in}$表示球体内的静电场能量。
半径为R,相对电容率为∈r的介质球体,电荷量为Q,电荷体密度分布为p=kr**2,式中r为距球心的距离,求所诉带点球体内外的静电场能量 C
根据高斯定理,球内外的电场能量可以表示为:
W = (1/2) * ∫E * D * dV
其中,E为电场强度,D为电位移矢量,dV为体积元素。
对于球内部,由于电荷是均匀分布的,可以使用球壳定理求解电场强度。具体来说,根据球壳定理,球内部电场强度为0。
因此,球内部的电场能量为0。
对于球外部,可以使用库伦定律求解电场强度。具体来说,球外部的电场强度为:
E = k * Q / r^2
其中,k为库伦常数,Q为球体带电量,r为距球心的距离。
因此,在球外部,电场能量为:
W = (1/2) * ∫E * D * dV
= (1/2) * ∫(∈r * E^2) * dV
= (1/2) * ∫(∈r * k^2 * Q^2 / r^4) * 4πr^2 * dr
= 2π∈r * k^2 * Q^2 * ∫(1/r^2) * dr (积分限为R到无穷大)
= 2π∈r * k^2 * Q^2 / R
因此,所求的带点球体内外的静电场能量为2π∈r * k^2 * Q^2 / R。