电磁学第二版答案详解

1 电磁学 第二版 习题解答

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第一章 ................................................. 错误!未定义书签。

第二章 ................................................. 错误!未定义书签。

第三章 ................................................. 错误!未定义书签。

第四章 ................................................. 错误!未定义书签。

第五章 ................................................. 错误!未定义书签。

第六章 ................................................. 错误!未定义书签。

第七章 ..................................................... 错误!未定义书签。

第一章

1．2．2 两个同号点

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

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

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。

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1 第一章 静 电 场

§1.1 静电的基本现象和基本规律

计 算 题 ：

1、 真空中两个点电荷q 1=1.0×10-10C ，q 2=1.0×10-11C ，相距100mm ，求q 1受的力。 解：)(100.941

102210排斥力N r q q F -?==πε 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

C q F r Q r qQ F 1320201093441

-?-==?=πεπε 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：???=?=?==物体的重量相当于当万吨物体的重量相当于当kg m r N m r N r q q F 900)1000(100.990)1(100.941

392210πε 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 。电荷分别为e=±1.6

习题五（第二章 静电场中的导体和电介质）

1、在带电量为Q的金属球壳内部，放入一个带电量为q的带电体，则金属球壳

内表面所带的电量为 ? q ，外表面所带电量为 q+Q 。 2、带电量Q的导体A置于外半径为R的导体 球壳B内，则球壳外离球心r处的电场强度大小

B R Q · O A r ·

E?Q/4??0r2，球壳的电势V?Q/4??0R。

3、导体静电平衡的必要条件是导体内部场强为零。

4、两个带电不等的金属球，直径相等，但一个是空心，一个是实心的。现使它们互相接触，则这两个金属球上的电荷( B )。

(A)不变化 (B)平均分配 (C)空心球电量多 (D)实心球电量多

5、半径分别R和r的两个球导体(R＞r)相距很远，今用细导线把它们连接起来，使两导体带电，电势为U0，则两球表面的电荷面密度之比σR/σr为 ( B )

(A) R/r (B) r/R (C) R2/r2 (D) 1

6、有一电荷q及金属导体A，且A处在静电平衡状态，则( C )

(A)导体内E=0，q不在导体内产生场强； (B)导体内E≠0，q在导体内产生场强； (C)导体内E=0，q在导体内产生场强； (D)导体内E≠0，q不在导体内产生场

1. 两个点电荷2q和q，相距l，第三个点电荷放在何处所受的合力为零. q为(2 1)l处

2. 三个相同的点电荷放置在等边三角形的各顶点上. 在此三角形的中心应放置怎样的电荷，才能使作

用在每一电荷上的合力为零？ q

3q 3 3. 把电偶极矩为p ql的电偶极子放在点电荷Q的电场内，p的中心O到Q的距离为r (r>>l). 分 别求：（1）p//和（2）p 时偶极子所受的力F和力矩L. QpQpi （1）F1 ，L1 0 2 0r32 0r3

QpkQpQpjL （2）F2 ， 2334 0r24 0r4 0r

4. 如图所示的结构为电四极子，设q和l都已知，图中P点到电四极子中心O的距离为x，PO与正 方形的一对边平行，求P点的电场强度E. 当x>>l时，求P点的电场强度E.

qlE 4 0 11 j 22ll (x2 xl )3/2(x2 xl )3/2 22

3plx l时，E 44 0x

5. 半径为R的圆面上均匀带电，电荷的面密度为 e. 求：（1）轴线上离圆心的坐标为x处的场强；（2）

在保持 e不变的情况下

大学物理 电磁学

一、选择题：（每题3分）

?1、均匀磁场的磁感强度B垂直于半径为r的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S，则通过S面的磁通量的大小为 (A) 2?r2B． (B) ?r2B．

(C) 0． (D) 无法确定的量． ［ ］

? 2、在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S ??边线所在平面的法线方向单位矢量n与B的夹角为? ，则通过半球面S的磁通量(取弯面向外为正)为

(A) ?r2B． . (B) 2??r2B．

(C) -?r2Bsin?． (D) -?r2Bcos?． ［ ］

S ?n ???B

3、有一个圆形回路1及一个正方形回路2，圆直径和正方形的边长相等，二者中

大学物理 电磁学

一、选择题：（每题3分）

?1、均匀磁场的磁感强度B垂直于半径为r的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S，则通过S面的磁通量的大小为 (A) 2?r2B． (B) ?r2B．

(C) 0． (D) 无法确定的量． ［ ］

? 2、在磁感强度为B的均匀磁场中作一半径为r的半球面S，S ??边线所在平面的法线方向单位矢量n与B的夹角为? ，则通过半球面S的磁通量(取弯面向外为正)为

(A) ?r2B． . (B) 2??r2B．

(C) -?r2Bsin?． (D) -?r2Bcos?． ［ ］

S ?n ???B

3、有一个圆形回路1及一个正方形回路2，圆直径和正方形的边长相等，二者中

第二章静电场中的导体和电介质 物质的电结构内层电子价电子

第二章静电场中的导体和电介质§2-1静电场中的导体§2-2电容和电容器§2-3电介质的极化§2-4有电介质时的静电场§2-5带电体系的静电能1

单个原子的电结构

原子内部壳层的电子

受外层电子的屏蔽一般都填满每一个壳层

在原子中结合得比较紧

填充在最外层的电子与核的结合较弱，容易摆脱原子核的束缚——称为价电子——自由电子2

第二章静电场中的导体和电介质 物质具有电结构 电场对物质的作用是电场对物质中带电粒子的作用 当物质处于静电场中 -场对物质的作用：对物质中的带电粒子作用 -物质对场的响应：物质中带电粒子对电场力作用的响应 导体、半导体和电介质有不同的固有电结构 -导体：存在着大量自由电子(n~1022个/cm3)

§2-1静电场中的导体

§2-1静电场中的导体一.导体的静电平衡 静电感应

E0 E

不带电的导体放入静电场 E0

电子宏观定向运动,感应电荷, (导体内)感应电荷产生 E ' E0 E E0 E ' 0静电平衡状态：导体内部和表面都没有电荷的宏观定向移动.

-电介质：(绝缘体)自由电子非常