题目内容

如图1-2-2所示,半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电荷量为+Q的电荷,另一电荷量为+q的点电荷放在球心O上,由于对称性,点电荷受力为零.现在球壳上挖去半径为r(r<<R)的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受力的大小为多少?方向如何?(已知静电力常量为k)

图1-2-2

思路分析:根据题目中的提示,由于对称性,点电荷受力为零,将球分割成关于球心对称的许多部分,每两对称部分对点电荷的库仑力为零.

解析:由于球壳上带电均匀,原来每条直径两端相等的一小块圆面上的电荷对球心+q的力互相平衡.现在球壳上A处挖去半径为r的小圆孔后,其他直径两端电荷对球心+q的力仍互相平衡,剩下的就是与A相对称的B处、半径也等于r的一小块圆面上电荷对它的力F,B处这一小块圆面上的电荷量为:qB=Q=Q.

由于半径r<<R,可以把它看成点电荷.根据库仑定律,它对中心+q的作用力大小为:F=k,其方向由球心指向小孔中心.


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