问题
选择题
如图所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处,则在xOy平面上会产生感应电荷.空间任意一点处的电场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激发的.已知静电平衡时导体内部场强处处为零,则在z轴上z=h/2处的场强大小为(k为静电力常量)( )
A.k4q h2
B.k4q 9h2
C.k32q 9h2
D.k40q 9h2
答案
在z轴上-
处,合场强为零,该点场强为q和导体近端感应电荷产生电场的场强的矢量和;h 2
q在-
处产生的场强为:E1=h 2
=kq (
h)23 2
;4kq 9h2
由于导体远端离-
处很远,影响可以忽略不计,故导体在-h 2
处产生场强近似等于近端在-h 2
处产生的场强;h 2
-
处场强为:0=E1+E2,故E2=-E1=-h 2
;4kq 9h2
根据对称性,导体近端在
处产生的场强为-E2=h 2
;4kq 9h2
电荷q在
处产生的场强为:h 2
=kq (
)2h 2
;4kq h2
故
处的合场强为:h 2
+4kq h2
=4kq 9h2
;40kq 9h2
故选D.