一道物理题 大学物理 第八章 静电场

设电荷均匀分布在以空心均匀带电的球面上,若把另一点电荷放在球心上,这个电荷能处于平衡状态么?如果把它放在偏离球心的位置上,又将如何呢??
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~ 在球心时各个方向上受力的代数和为0,所以平衡.(0点) 

不在球心上时(a点),各个受力的代数和不等所以不平衡. 

你的错误就是过于以来死东西了~电场为0就会平衡吗~一切要从物理本质来看~物体的状态是取决与物体的受力情况,本问题中物体受力的性质为电场力~要从电场力的本质来看.(楼主~没外部电场吧,没的话二楼对的,有的话你说清呀~不懂留言...)

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第1个回答  2009-05-23
呵呵,这个问题,第一和第二问结果都是平衡的。请楼主仔细看看。

第一个问题,你理解的没错,均匀带点电球壳的内部任何一点电场强度为0,这一点可以从高斯定律证明。

至于“偏离中心”这种说法,是来自一个均匀带电的球壳,等效为一个在球心的等电荷量的点电荷。但别忘了这种等效也是来自高斯定理,你做的高斯面是大于等于球的,换句话说,从球外才能这样看。

而在球内,由于内部的任何一点都是E=0,所以每一点都是平衡的。这个可以简单地这样理解,如果取一点在偏离中心位置,然后我们在做两个方向相反的立体角。立体角=面积/距离平方,注意这里立体角是一样的,所以,当你觉得其中一边的距离远一点的电场更小的时候,别忘了对应的相同立体角的面积是更大一点,也就意味着面上电荷量更多一点。这两方面的结果最终就相互抵消了。

把这个立体角扫遍整个球面,就得到还是平衡的结论。当然,本质上这和高斯定理求E=0是一回事。

Jackson的《经典电动力学》,和Feynman的物理学讲义第二卷,都有谈到这个问题。

另外,Jackson书中提到,正是因为这种平衡性来自高斯定理/库仑定律(二者等价),可以用来验证库伦平方反比的严格成立。现代实验都用这种方法,而非高中课本所说卡文迪许的扭秤实验来验证它。Jackson的书中有一个这样的实验设备的图。

最后,这个问题,和理想球体内部的引力是一样的。有一本科普书讲牛顿时回顾过这个问题,叫做《可畏的对称》,清华大学出版社,A.Zee著。
第2个回答  2009-05-20
我觉得都会平衡!
放球心处分析时,因为高度对称,所以受力为零。
偏离球心也平衡,静电屏蔽时场强为零,电场力就是零,放进去的球是静止的,据牛顿运动定律知球是不会运动起来的!另外,为什么觉得这时球所受力的代数和不为零呢?球内放的电荷是会影响球壳表面的电荷分布的,此时电荷会移动以达到静电平衡状态!
我现在也在学物理,如果觉得不对欢迎找我讨论……

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第3个回答  2009-05-21
可以,在中心的话,
不能用那个公式(因为此时不能堪称质点)

所以要微元来看,球面上每个足够小的一部分可以看成质点,
他对物体的力可以由公式导出。记下这个力
然后在求新的对称点有个相通的面积
同理也能算出面积
这两个力是等大反向的,因此。合力为0,
以此类推,所有的面积都能这样出来,最后发现合力为0
所以可以静止

不在中心的话有两种可能,
第一种是在球壳里面,那么是静电平衡的,,,这个不用怀疑我们老师说过的。还有笔记,,
第二种就是不再球壳里面。那么就遵循原来的那种规律运动

楼上的你说我么?那个不是球壳么?
高中挑战这个题目么,,我觉得不是吧
你记得万有引力那一张的一道课后题么?
他问你,如果一个物体在地球中心,那他的引力会有多大?
情记住。是课后题!高考从来都是考书本上的知识
第4个回答  2009-05-19
我认为都是平衡状态,因为空心球处于静电屏蔽的状态。

大学物理也有这样的题目。

楼上的不要抓狂。

电场强度E=0,就说明没有力的作用,不会运动的。本回答被提问者采纳