大学物理课后答案第七章静电场中导体及电介质.doc

习题77-2 三个平行金属板，和的面积都是200cm2，和相距4.0mm，与相距2.0 mm，都接地，如题7-2图所示如果使板带正电3.010-7C，略去边缘效应，问板和板上的感应电荷各是多少?以地的电势为零，则板的电势是多少?解: 如题7-2图示，令板左侧面电荷面密度为，右侧面电荷面密度为题7-2图(1) ，即 且 +得 而 (2) 7-3 两个半径分别为和（)的同心薄金属球壳，现给内球壳带电+，试计算：(1)外球壳上的电荷分布及电势大小；(2)先把外球壳接地，然后断开接地线重新绝缘，此时外球壳的电荷分布及电势；*(3)再使内球壳接地，此时内球壳上的电荷以及外球壳上的电势的改变量 解: (1)内球带电；球壳内表面带电则为,外表面带电为，且均匀分布，其电势题7-3图(2)外壳接地时，外表面电荷入地，外表面不带电，内表面电荷仍为所以球壳电势由内球与内表面产生：(3)设此时内球壳带电量为；则外壳内表面带电量为，外壳外表面带电量为 (电荷守恒)，此时内球壳电势为零，且得 外球壳上电势7-4 半径为的金属球离地面很远，并用导线与地相联，在与球心相距为处有一点电荷+，试求：金属球上的感应电荷的电量解: 如题8-24图所示，设金属球感应电荷为，则球接地时电势7-4图由电势叠加原理有：得 7-5有三个大小相同的金属小球，小球1，2带有等量同号电荷，相距甚远，其间的库仑力为试求：(1)用带绝缘柄的不带电小球3先后分别接触1，2后移去，小球1，2之间的库仑力；(2)小球3依次交替接触小球1，2很多次后移去，小球1，2之间的库仑力解: 由题意知 (1)小球接触小球后，小球和小球均带电,小球再与小球接触后，小球与小球均带电 此时小球与小球间相互作用力(2)小球依次交替接触小球、很多次后，每个小球带电量均为. 小球、间的作用力7-6如题7-6图所示，一平行板电容器两极板面积都是S，相距为，分别维持电势=，=0不变现把一块带有电量的导体薄片平行地放在两极板正中间，片的面积也是S，片的厚度略去不计求导体薄片的电势解: 依次设,从上到下的个表面的面电荷密度分别为，,如图所示由静电平衡条件，电荷守恒定律及维持可得以下个方程题7-6图解得 所以间电场 注意：因为片带电，所以，若片不带电，显然7-7 在半径为的金属球之外包有一层外半径为的均匀电介质球壳，介质相对介电常数为，金属球带电试求：(1)电介质内、外的场强；(2)电介质层内、外的电势；(3)金属球的电势解: 利用有介质时的高斯定理(1)介质内场强;介质外场强 (2)介质外电势介质内电势 (3)金属球的电势7-8如题7-8图所示，在平行板电容器的一半容积内充入相对介电常数为的电介质试求：在有电介质部分和无电介质部分极板上自由电荷面密度的比值解: 如题7-8图所示，充满电介质部分场强为，真空部分场强为，自由电荷面密度分别为与由得，而 , 题7-8图 7-9 金属球壳和的中心相距为，和原来都不带电现在的中心放一点电荷，在的中心放一点电荷，如题8-30图所示试求：(1) 对作用的库仑力，有无加速度；(2)去掉金属壳，求作用在上的库仑力，此时有无加速度 解: (1)作用在的库仑力仍满足库仑定律，即但处于金属球壳中心，它受合力为零，没有加速度(2)去掉金属壳，作用在上的库仑力仍是，但此时受合力不为零，有加速度 题7-9图 7-10 半径为=2.0cm 的导体球，外套有一同心的导体球壳，壳的内、外半径分别为=4.0cm和=5.0cm，当内球带电荷=3.010-8C时，求：(1)整个电场储存的能量； (2)此电容器的电容值解: 如图，内球带电，外球壳内表面带电，外表面带电题7-10图(1)在和区域在时 时 在区域在区域 总能量 (2)电容器电容