赵凯华电磁学及课后习题答案
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第一章§1.1思考题:静电场静电的基本现象和基本规律1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。
戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。
当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。
戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.2 电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P 点放置一个试探点电荷q0(q0>0), 实际测得它受力F。
若考虑到电荷量 q0 不是足够小的,则 F/ q0 比 P 点的场强 E 大还是小?若大导体带负电,情况如何?答: q0 不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。
第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。
戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。
当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。
戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。
计算题:1、真空中两个点电荷q1=1.0×10-10C,q2=1.0×10-11C,相距100mm,求q1受的力。
解:2、真空中两个点电荷q与Q,相距5.0mm,吸引力为40达因。
已知q=1.2×10-6C,求Q。
解:1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿3、为了得到一库仑电量大小的概念,试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。
解:4、氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。
根据经典模型,在正常状态下,电子绕核作圆周运动,轨道半径是r=5.29×10-11m。
已知质子质量M=1.67×10-27kg,电子质量m=9.11×10-31kg。
赵凯华所编电磁学第二版答案Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT第一章静电场§静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。
戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果答:人体是导体。
当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。
戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。
!!!!!"氢原子由一个质子(即氢原子核)和一个电子组成。
根据经典模型,在正常状态下,电子绕核作圆周运动,轨道半径是""#$#%&!%%!"已知质子质量$"%%"’(#%&!#(#$,电子质量$%%$"%%#%&!)%#$,电荷分别为&’%&%"’&#%&!%$&,万有引力常量(%’"’(#%&!%%’·!#(#$#"(%)求电子所受质子的库仑力和引力;(#)库仑力是万有引力的多少倍?())求电子的速度。
解:(%)!)&%%*!!&*%*#+#%%*#)"%*#+"+"#%&!%#(%"’&#%&!%$)#(""#$#%&!%%)#’%+"#)#%&!+’,!))%($%$#+#%’"’(#%&!%%#$"%%#%&!)%#%"’(#%&!#((""#$#%&!%%)#’%)"’)#%&!*(’"!(#))&))%+"#)#%&!+)"’)#%&!*(%#"#(#%&)$"!())$%,#+%)&,,,%) & + $!%%+"#)#%&!+#""#$#%&!%%$"%%#%&!!)%!(*%#"%$#%&’!(*"!!!!""卢瑟福实验证明:当两个原子核之间的距离小到"#!"$!时,它们之间的排斥力仍遵守库仑定律。
1. 有两个相距为2a,电荷均为+q的点电荷。
今在它们连线的垂直平分线上放置另一个点电荷q',q'与连线相距为b。
试求:(1)q'所受的电场力;(2)q'放在哪一位置处,所受的电场力最大?解:解法一用直角系分解法求解。
取直角坐标系,两q连接的中点为坐标原点O,如图所示。
(1) 由库仑定律可知,两电荷q施加给q’的电场力F1和F2的大小分别为:F1和F2分别在X轴和Y轴上的投影为:于是电荷q’所受的合力F在X轴方向的分量为:因此,电荷q’所受的合电力F的为在Y轴方向的分量,大小为:方向沿Y轴方向。
(2) 根据q’所受的电力F=Fj,设式中b为变量,求F对变量b的极值,有:可得:得:由于:所以,当q’放在处时,所受的电场力最大。
解法二本题也可以直接用矢量合成法求解。
(1) 根据库仑定律,q’所受的电力F1和F2分别为有电场力叠加原理可知,q’所受的合力F为:此结果与解法一相同。
如果选取的电荷q’与q同号,F方向与Y轴同向;如果q’与q异号,F方向与Y轴反向。
(2) 同解法一(略)。
2. 如图所示,在边长为a的正方形的4个顶点上各有一带电量为q的点电荷。
现在正方形对角线的交点上放置一个质量为m,电量为q0(设q0与q同号)的自由点电荷。
当将q0沿某一对角线移动一很小的距离时,试分析点电荷q0的运动情况。
解: 如图所示,取坐标轴OX,原点O在正方形的中心,顶点上的点电荷到O电的距离为。
沿X轴方向使q0有一小位移x(x<<a), 左右两个点电荷q对q0的作用力Fx(1)为:因为x<<a,故x<<r,所以:Fx(1)的方向沿X轴负向。
而上、下两个q对q0的作用力Fx(2)为:由上述分析可知,q0所受的合力为:Fx = Fx (1) + Fx(2)方向沿X轴负向。
这表明q0所受的电场力为一线形恢复力,则q0在这个作用力下作简谐振动。
有牛顿定律可知:可得q0在O点附近简谐振动的角频率ω和周期T为3 如图(a)所示,有一无限长均匀带电直线,其电荷密度为+λ(1)另外,在垂直于它的方向放置着一根长为L的均匀带电线AB,其线电荷密度为+λ(2)试求她们间的相互作用力。
第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题:1、给你两个金属球,装在可以搬动的绝缘支架上,试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒,但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等?答:先使两球接地使它们不带电,再绝缘后让两球接触,将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时,由于静电感应,靠近玻璃棒的球感应负电荷,较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开,再移去玻璃棒,两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电,根据电荷守恒定律,由于静电感应而带电时,无论两球大小是否相等,其总电荷仍应为零,故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑,木屑接触到棒以后,往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答:在带电棒的非均匀电场中,木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷,故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦,铜棒不能带电。
戴上橡皮手套,握着铜棒和丝绸摩擦,铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果?答:人体是导体。
当手直接握铜棒时,摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地,不能保持电荷。
戴上橡皮手套,铜棒与人手绝缘,电荷不会流走,所以铜棒带电。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §1.2 电场电场强度思考题:1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场,电子在此电场中受到一个向上的力,电场强度的方向朝上还是朝下?答:电子受力方向与电场强度方向相反,因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。
若考虑到电荷量q0不是足够小的,则F/ q0比P点的场强E大还是小?若大导体带负电,情况如何?答:q0不是足够小时,会影响大导体球上电荷的分布。
电磁学第四版赵凯华习题答案解析第一章:电磁现象和电磁场基本定律
1. 问题:什么是电磁学?
答案:电磁学是研究电荷和电流相互作用所产生的现象和规律的科学。
2. 问题:什么是电磁场?
答案:电磁场是指由电荷和电流引起的空间中存在的物理场。
3. 问题:什么是电场?
答案:电场是指电荷在周围空间中所产生的物理场。
4. 问题:什么是磁场?
答案:磁场是指电流或磁体在周围空间中所产生的物理场。
5. 问题:电磁场有哪些基本定律?
答案:电磁场的基本定律有高斯定律、安培定律、法拉第定律和麦克斯韦方程组。
第二章:静电场
1. 问题:什么是静电场?
答案:静电场是指电荷分布不随时间变化的电场。
2. 问题:什么是电势?
答案:电势是指单位正电荷在电场中所具有的能量。
3. 问题:什么是电势差?
答案:电势差是指在电场中从一个点到另一个点所需做的功。
4. 问题:什么是电势能?
答案:电势能是指带电粒子在电场中由于位置改变而具有的能量。
5. 问题:什么是电容?
答案:电容是指导体上带电量与导体电势差之间的比值。
以上是电磁学第四版赵凯华习题的部分答案解析。
详细的解析请参考教材。