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空腔导体内部有电荷,求电势问题。(请带详细解答,谢谢) 数学物理方法考试难吗

空腔导体内部有电荷,求电势问题。(请带详细解答,谢谢)

球壳对球心电势为,U球=-kq/R, +q对球心电势为,U1=kq/d,由电势叠加原理可得U=U球+U1.
画出图,球壳有厚度,内外带电
不接地时:球
壳内层感应出等量异种电荷-q(不均匀分布,因为内部电场线疏密不均匀),因为原先不带电,所以球壳外层带+q电荷(均匀分布,因为内部有等量异种电荷相互抵消,无电场线从球壳内穿出到球壳外(球壳是金属,等电势,故无电场线穿出,不对外部有影响),所以可以忽视内空腔及球壳,视整体为一个带+q的导体球)
接地后:球壳外层电荷入地(整体上来说,不带电了),球壳内层依旧带不均匀-q(内环境没有改变)。球壳电势为零。
又不接地时:什么都不改变,内外环境互不影响,(球壳等势体,无无电场线窜出,所以不影响)
研究电势:球心电势由两部分组成
对球壳内层-q 研究:
取极微元-dq研究,球心电势 @=-k*dq/R(等于两点电荷之间电势) 积分,因为R不变,任意微元都是-kq/R,得:@=-kq/R
对球内+q :点电荷@=kq/d
叠加:@总=kq/d-kq/R
对于球壳内层-q在空腔内任意位置电场电势还可以借助像电荷研究
在电场线较密一侧球壳外找到一 -q ‘点电荷(像电荷,虚拟)(位置:在球心,+q两点直线上,距球心s>R)。使此-q’与+q之间的电场线,与球壳内壁-q与+q之间的电场线(指球壳内部电场线,因为所求效果是内部的)一样(点电荷-q‘等效替代不均匀分布-q)。接下来求出-q’ 和s ,对于-q对内部的作用力,就可以转化为球体外一点电荷对内部作用力。

数学物理方法考试难吗

鄙人中国海洋大学的毕业生,曾经学过这个课,在高等数学和线性代数基础非常好的前提下,听懂了前四章,等到了数学物理方程那部分,就基本听不太懂。
考试一般不会很难,大多都是平时见过的题型,所以往年试题和平时老师布置的作业很重要,毕竟大学期末考试不是选拔目的,仅是用来检查的。

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