一电荷量为Q,半径为民的均匀带电球体。 ()用高斯定理计算电场强度在球内外空间的分布,并画出 E-r曲线, (2) 根据电势与电场强度的关系,确定电势在球内外空间的分市,并画出曲线U一r,
时间: 2024-02-19 10:59:59 浏览: 35
好的,我知道了你的问题,下面是回答:
1. 根据高斯定理,电场强度在球内外空间的分布如下:
- 在球内部,电场强度大小为 E = Q / (4πεr^2),方向向球心。
- 在球外部,电场强度大小为 E = Q / (4πεr^2),方向也向球心。
其中,ε为真空介电常数,r为距离球心的距离。
下面是E-r曲线:
![E-r曲线](https://img-blog.csdnimg.cn/20210802145244462.png)
2. 根据电势与电场强度的关系,可知电势在球内外空间的分布如下:
- 在球内部,电势大小为 U = Q / (4πεr)。
- 在球外部,电势大小为 U = Q / (4πεr) + C,其中C为常数。
下面是U-r曲线:
![U-r曲线](https://img-blog.csdnimg.cn/20210802145316719.png)
希望能够帮到你!
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已知半径为a的球内外的电场强度,求电荷分布。(同时用 MATLAB绘制分布图)
根据高斯定理,球内外的电场强度与球内外电荷分布密度有关。因此,可以通过电场强度反推电荷分布密度。
以下是一个 MATLAB 代码示例,用于反推半径为 a 的球内外的电荷分布密度:
```matlab
% 设置球的参数
a = 1; % 球半径,单位是米
k = 9e9; % 库仑常数
% 设置绘图区域
r = linspace(0, 2*a, 50);
theta = linspace(0, pi, 50);
[rr, tt] = meshgrid(r, theta);
% 计算球内外的电场强度
Er1 = k*1./(rr.^2);
Er2 = k*(-1)./(rr.^2);
% 计算球内外的电荷分布密度
rho1 = k*1./(4*pi*rr.^2);
rho2 = k*(-1)./(4*pi*rr.^2);
% 绘制电荷分布密度图
figure;
subplot(1,2,1);
pcolor(rr.*sin(tt), rr.*cos(tt), rho1);
shading interp;
axis equal;
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
title('球内电荷分布密度');
subplot(1,2,2);
pcolor(rr.*sin(tt), rr.*cos(tt), rho2);
shading interp;
axis equal;
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
title('球外电荷分布密度');
```
该代码将绘制一个半径为 a 的球内外的电荷分布密度图。球内电荷分布密度为正,球外电荷分布密度为负。你可以根据需要调整球的参数和绘图区域。
电量q均匀分布在半径为a的圆环上,求环心处的电场强度及均匀带电圆环轴线上的电场强度。给出matlab代码
对于环心处电场强度的计算,可以使用库仑定律,即电场强度 $E$ 等于电荷量 $Q$ 除以距离 $r$ 的平方,即 $E = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{Q}{r^2}$。对于一个半径为 $a$,电荷量为 $q$ 的均匀带电圆环,可以将电荷量 $q$ 等效为线电荷密度 $\lambda = \frac{q}{2\pi a}$,然后将带电圆环分解成许多小线段,每个小线段的长度可以近似为 $d\theta$,然后对每个小线段的电场强度做积分即可得到总的电场强度。具体的代码如下:
```matlab
clear all
a = 1; % 圆环半径
q = 60; % 圆环电荷量
epsilon = 8.854e-12; % 真空介电常数
% 计算环心处电场强度
r = 0; % 环心到圆环的距离为0
lambda = q / (2*pi*a); % 等效线电荷密度
E = 1 / (4*pi*epsilon) * lambda * 2*pi*a / r^2; % 库仑定律计算电场强度
disp(['环心处电场强度为:', num2str(E)]);
% 计算均匀带电圆环轴线上的电场强度
z = -10:0.01:10; % 轴线上的距离范围
d_theta = 0.01; % 小线段长度
rou = q / (2*pi*a); % 等效面电荷密度
dE = a * rou .* d_theta ./ (4*pi*epsilon.*((a.^2+z.^2).^(3/2))); % 每个小线段的电场强度
E = sum(dE); % 对所有小线段的电场强度做积分
disp(['轴线上的电场强度为:', num2str(E)]);
```
其中,第一部分计算了环心处的电场强度,第二部分计算了均匀带电圆环轴线上的电场强度。注意,在计算轴线上的电场强度时,需要将轴线的距离范围 `z` 设定为一个合适的范围,以保证计算的精度。