大连理工大学大学物理作业6(静电场六)及答案详解

作业电场
1.真空中有一均匀带电球体和一均匀带电球面,如果它们的半径和所带的电量都相等,则它们的静电能之间的关系是[    ]
球体的静电能等于球面的静电能
球体的静电能大于球面的静电能
球体的静电能小于面的静电能
球体内的静电能大于球面内的静电能,球体外的静电能小于球面外的静电能
答案:B
解:设带电量为、半径为,球体的电荷体密度为
由高斯定理,可以求得两种电荷分布的电场强度分布
对于球体电荷分布:
,();,()。
对于球壳电荷分布:
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可见,球外:两种电荷分布下,电场强度相等;球内:球体电荷分布,有电场,球壳电荷分布无电场。
静电场能量密度
两球外面的场强相同,分布区域相同,故外面静电能相同;而球体(并不是导体)内部也有电荷分布,也是场分布,故也有静电能。所以球体电荷分布时,球内的静电场能量,大于球面电荷分布时,球内的静电场能量;球体电荷分布时,球外的静电场能量,等于球面电荷分布时,球外的静电场能量。
消费与民生2两空气电容器串联起来接上电源充电,然后将电源断开,再把一电介质板插入中,如图6-1所示,则[    ]
两端电势差减少,两端电势差增大
两端电势差减少,两端电势差不变
两端电势差增大,两端电势差减小
两端电势差增大,两端电势差不变
答案:B
解:电源接通时,给两个串联的电容器充电。充电量是相同的,是为。则两个电容器的电压分别为
电源断开后,插入电介质,两个电容器的电量不变,仍然都是。但的电容增大,因此两端的电压降低;而不变,因此,两端的电压不变。
3.一平行板电容器,板间相距,两板间电势差为,一个质量为,电荷为的电子,从负极板由静止开始向正极板运动,它所需的时间为[    ]
             
答案:D兽用疫苗】 
解:两极间的电场,电子受力
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4.将半径为的金属球接上电源充电到,则电场能量     
答案:
解:孤立导体球的电容为:,所以,充电到时,
5为两个电容值都等于反倾销论文的电容器,已知带电量为带电量为,现将关联在一起后,则系统的能量变化     
答案:
解:未并联前,两电容器储存的总能量为:
当并联后,总电容为:,总电量不变:
则并联后,总电压为:
并联后,储存的总能量为:
系统的能量变化为:
6精矿粉.一平行板电容器电容为,将其两板与一电源两极相连,电源电动势为氨溶于水的喷泉实验,则每一极板上带电量为      。若在不切断电源的情况下将两极板距离拉至原来的两倍,则电容器内电场能量改变为       
答案:
解:(1。电容器储存的静电场能量为
2)当增大两极板的距离时,平行板电容器电容为。因为电源未切断,故电容两端电压不变,则电容器储存的静电场能量为
电容器储存的静电场能量的变化为:
7.两层相对介电常数分别为的介质,充满圆柱形电容器之间,如图6-2示。内外圆筒(电容器的两极)单位长度带电量分别为,求:两层介质中的场强和电位移矢量;此电容器单位长度的电容。
答案:同作业5中第7题的计算。
8.充满均匀电介质的平行板电容器,充电到板间电压时断开电源。若把电介质从两板间抽出,测得板间电压,求:电介质的相对介电系数若有介质时的电容,抽出介质后的电容为多少?抽出电介质时外力所做的功。
解:(1)有电介质和无电介质时,电容器的电容间的关系:,切断电源,电容器带电量不变,
(2)
(3), 
9.有一导体球与一同心导体球壳组成的带电系统,球的半径,球壳的内、外半径分别为,其间充以空气介质,内球带电量时,求:带电系统所存储的静电能;用导线将球与球壳相连,系统的静电能为多少?
解:(1)由导体的静电平衡条件和电荷守恒定律、高斯定理,可分析得:导体球上所带电量在球面,电量为球壳内表面带电量为,外表面带电量为
由高斯定理可得各个区域的电场分布:
带电系统所储存的能量为:
(2) 当内球与球壳连在一起时,由于球与球壳是等势体,在球与球壳之间没有电场,;在两面上的电量中和,只有球壳外表面带电量,电场只分布在区域,可求得:
 

本文发布于:2024-09-22 05:21:57,感谢您对本站的认可!

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