一细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形,沿其上半部均匀分布有电荷+Q,沿下半部均匀分布有电荷-Q,如题图所示,求半
一细玻璃棒被弯成半径为R的半圆形,沿其上半部均匀分布有电荷+Q,沿下半部均匀分布有电荷-Q,如题图所示,求半圆中心O点处的场强E.
由图可知,dl=Rdθ,所以我们知道每一个dθ所对应的弧长,所带电荷为dq=Q*dl/πR=Q*dθ/π,对原点造成的电场强度大小为:dE=k*dq/R2=kQdθ/πR2由于其对称性,我们发现四分之一圆弧再原点造成的场强指向方向与x轴成45°,所以有:cos(θ-π/4)dE为每一个场强在这个方向的分量。对此求定积分(由于模型理想化,故令上限为π/2,下限为0,即围绕π/4这个射线做不超过π/4的扫描,从而积分):E1=∫cos(θ-π/4)dE=∫cos(θ-π/4)kQdθ/πR2=kQ/πR2∫cos(θ-π/4)dθ=21/2kQ/πR2.所以我们由图可知,两段圆弧对原点所成场强方向,分别为向右下45°,和向左下45°,大小相等,和场强大小为E=E1*21/2=2kQ/πR2,由于k=1/4πσ,所以E=Q/2σπ2R2,方向延y轴负方向。