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[主观题]

有一半径为b,电导率为σ,电容率为ε的大球内部有一半径为a的同心小球,两球由同种物质组成,设在t=0时,小球上有

电荷Q0,均匀分布于球面上,求

(1) t时刻小球面上的电量;

(2) 在放电过程中的焦耳热损失。

答案

设t时刻小球上的电量为Q,作一同心球面刚刚将小球包围住,利用电荷守恒定律及高斯定理


又因为,D=εE,代入①、②式,得

解得
可见小球上的电量是按指数规律衰减的,电导率σ越大,ε越小,衰减得越快。
(2) 根据能量守恒定律,放电过程中的焦耳热损失就等于放电前后的电场能量之差,放电前

放电后,小球上的电量Q=0,电荷Q0全部分布于大球表面,此时电场能量为

所以焦耳热损失为

另解 由于电场对电荷系统做功的功率密度为
ρ=J·E=σE2
在放电过程中损失的能量即焦耳热损耗为
放电过程中小球面上的电量是随时间变化的,因此要利用电荷守恒定律以及导电介质的电磁性质方程找出电量随时间的变化微分方程,利用初始条件求解即可。
[易犯错误] 在(1)中,求解束缚电荷体密度ρp=-·p时,应注意电容率不是常量,是坐标r的函数,算符还必须对e作用。

更多“有一半径为b,电导率为σ,电容率为ε的大球内部有一半径为a的同心小球,两球由同种物质组成,设在t=0时,小球上有”相关的问题

第1题

一无限长同轴电缆的内外半径分别为a和b,其间填充介电常数为ε1和ε2的两种介质,如图所示,则同轴电缆单位长度的电容()。

A.

B.

C.

D.

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第2题

一轴晶斜交光轴的切面,其光率体长短半径为No、Ne’。()
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第3题

现给一气球充气,在充气膨胀的过程中,我们均近似认为它为球形形状: (1)当气球半径为10cm时,其体积以什么样

现给一气球充气,在充气膨胀的过程中,我们均近似认为它为球形形状:

(1)当气球半径为10cm时,其体积以什么样的变化率在膨胀?

(2)试估算当气球半径由10cm膨胀到11cm时气球增长的体积数.

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第4题

真空与电容率ε0εr的电介质以xy平面为分界面,在真空一侧(0,0,h)点有一个点电荷Q0。求:

真空与电容率ε0εr的电介质以xy平面为分界面,在真空一侧(0,0,h)点有一个点电荷Q0。求:

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第5题

‌空中有许多大小不等的雨滴(可看成半径为r的圆球)由静止开始下落,由于受到空气阻力,雨滴的速度最终将趋于一极限值,称为收尾速度。若已知雨滴受到的空气阻力与其速度v的一次方及半径r的平方成正比,则大、中、小雨滴中哪种雨滴获得的收尾速度较大?()

A.所有雨滴收尾速度相等

B.中雨滴

C.小雨滴

D.大雨滴

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第6题

图示半径为R=200m的大环是固定的,细杆OA绕大环上一点O作匀速转动,其角度φ在5s内转一直角。小环M同时穿在细杆
和大环上,求小环M的速度和加速度的大小。

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第7题

有一电阻电容并联的正弦交流电路,测得电阻支路的电流为4A,总电流表的读数是5A,则电容支路中电流表读数是( )。

A.4A

B.1A

C.3A

D.0

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第8题

有一未改建的曲线,其半径为450m,缓和曲线长度为50m,则每10m缓和曲线轨距应递减()mm。

A.2

B.1

C.3

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第9题

如图4.12所示,计算两根无限长平行导线单位长度的电容。导线的半径为a,相隔距离为d(d>>a)。
如图4.12所示,计算两根无限长平行导线单位长度的电容。导线的半径为a,相隔距离为d(d>>a)。

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第10题

如本题图,电动机通过皮带驱动一厚度均匀的轮子,该轮质量为10kg,半径为10cm。设电动机上的驱动轮
半径为2cm,能传送5N•m的转矩而不打滑。

(1)把大轮加速到100r/min需要多长时间?

(2)若皮带与轮子之间的摩擦系数为0.3,轮子两旁皮带中的张力各多少?(设皮带与轮子的接触面为半个圆周。)

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第11题

两个极板在单位电压作用下每一极板上所储存的()叫作该电容器的电容。

A.电位差

B.电动势

C.电导率

D.电荷量

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