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例题 04-11-01-02 如图,一半径 的导体球A,带有电荷 C。球外有一个内外半径分别为
、 的同心导体球壳B,球壳带有电荷
C。
求:(1)球壳B的外表面上带电多少;(2) 球和球壳的电势
、 以及电势差 ;(3)用导线将球与壳连接后的电势
和 。
解 (1) 先设想球壳B不带电。由于球A带电,球壳B被静电感应。由题设,球A带正电 C,从而在球壳B的内、外表面分别感应出电荷+ C和- C。当再给球壳B带电 C时,它将分布在其外表面上(为什么?),这样,球壳B外表面共带电 C。并且球A以及球壳B的内、外表面上的电荷是均匀分布的。
(2) 球A是一等势体,其上各点的电势相同,为此我们只需求出球上任一点的电势即可。现根据电势定义来求球A表面上一点的电势,即 。由于均匀带电的球和球壳共同激发的电场是球对称的,为便于计算,可沿径向积分;又考虑到场强 在
各区域内的分布不同,可按高斯定理求出如下
这就需要分段进行积分。于是,得球A的电势为


同理,可求得球壳B的电势为
将上两式相减,即得球与球壳之间的电势差为:
由题给数据,读者可自行算出: 
(3) 当球A与球壳B用导线相连接后,电荷 、 将全部分布在球壳外表面上。且球和球壳成为一个等势体,故
显然,
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