答案怎么出来的要过程或分析谢谢

2026年09月23日 22:34
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网友(1):

先假设这个圆环是完整的,那么情况是圆环各处受到的库仑力相互抵消(即作无数条直径,每条直径两端与圆心处的点电荷-q所形成的库仑力都各自相互抵消,因为等大反向),题目中说了,这个缺口的宽度L远远小于半径R,这意味着可以将这个缺口当作一个点,可以想象这个圆环是无数个相同的点电荷围在一起,此时拿走了一个,那么这个被拿走的电荷对面的电荷 与-q形成的库仑力就没有人和他抵消了,但此时除了这一对被拆散而不平衡了之外,其他各点依然平衡,因此总体表现为-q只受到 那个被拿走的电荷的对面的电荷的库仑力,因为圆环带+电,所以这一点当然也是+电,而-q带-电,所以他俩是引力,那么-q受到的,自然就是由缺口指向圆心的,因为缺口对面的电荷在吸引-q嘛

那么现在看一下表达式,库仑力原始表达式是F=k(q1q2)/r²,k是静电力常量,因此要求库仑力的表达式只要知道 两个电荷的电荷量q1、q2和他们的距离r就行了,这里q1=-q,r=R,都是已知的,因此只要求q2就够了,也就是求缺口对面这部分的电荷量

因为这部分和缺口是对称的,他的电荷量也就是缺失的那部分电荷量,而圆环总的电荷量是已知的(=Q),(当然这个题目不够严谨,正规题目中会说明“电荷在圆环上是均匀分布的”,这里没有说明 就默认是这样 否则是解不出来的)因此缺口长度所占整个圆环周长的比例 就等于缺口带的电荷量占整个圆环电荷量的比例,也就是L/(2πR-L)=q2/Q(2πR-L是圆环的长度,因为2πR是整个圆周的长度,减去缺口长度L就是圆环长度了,q2表示的是缺口对面带的电荷量,前几句中有点小口误,说成了缺口的电荷量,是不严谨的 但是可以方便你理解,这里更正一下),这样经过移项,就可以得到q2=LQ/(2πR-L),所以库仑力F=k(q1q2)/r²={kq[LQ/(2πR-L)]}/R²,也就是kqLQ/[R²(2πR-L)] (这些式子打出来挺不好看的,总之最后结果和那上面的答案是一样的)