如图所示,是一组两个平行带电圆柱垂直平面的等势面,在图中标出了各等势面的电势数值.试求:
(1)两个圆柱体带的什么电荷?
(2)在图中画出两个圆柱体产生的电场的电场线.
(3)计算UAB=?
(4)若将0.5库电量的正电荷放在A,B,C,它具有的电势能各是多少?若将该电荷从A点移到E点,再移到D点,外力对它至少做了多少功?
(1)根据等势面的分布可以知道,从里向外电场的电势是降低的,所以电场的电场线都应该是向外的,所以两个圆柱体带的都是正电荷.
(2)两个圆柱体产生的电场的电场线如下图所示,
(3)由图可知φA=-20V,φB=-10V,
所以UAB=φA-φB=-20V-(-10V)=-10V.
(4)由图可知φA=-20V,φB=-10V,φC=0V,
由公式EP=φq可得,
EPA=φAq=(-20)×0.5=-10J,
EPB=φBq=(-10)×0.5=-5J,
EPC=φCq=0×0.5=0J,
由图可知φD=0V,
在电场中移动电荷电场力做的功至于始末的位置有关,
所以WAD=qUAD=0.5×(φA-φD)=(-20)×0.5=-10J,
电场力做了负功,那么外力做的功就为正功10J.
答:(1)两个圆柱体带的都是正电荷,
(3)UAB═-10V,
(4)将0.5库电量的正电荷放在A,B,C,它具有的电势能各是-10J,-5J,0,外力对它至少做10J的功.