真空中一均匀带电薄球壳,半径为R,带电量为Q,求距球心为 处,任意一点 P的电场强度和电势.

2026-05-19 03:24:41
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回答1:

分情况考虑,当点r(PQ距离)>R时,根据高斯定理(电通量φ=E*s=4πkQ)可知,P点所在以球壳球心为球心的球上各处电场相等,带电球壳对P点产生的电场等于球壳球心对其产生的电场,再由高斯定理推出E=kQ/r^2,电势U=kQ/r.

当r<R时,因为球内各处场强相等(这个不要让我证明了)都为零,且电场是电势的一阶导数,所以电势为U=kQ/R。
这里需要导数,高斯定理,电通量等知识,涉及到了高中物理竞赛内容,如果还不明白,可以查阅一下物理竞赛的电学教程

回答2:

距离小于R的时候,内部是等势的,电场强度为0,电势等于球壳表面的电势,即kQ/R
当距离大于R时,电场强度等于kQ/r^2 电势等于kQ/r.
也就是说,当距离大于R时,球壳可以等效成一个放在球心的点电荷。