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題目:
【題目描述】
一個邊長為a = 1m的正方形區域,其中心處放置一個電荷量為Q = 1C的正點電荷,求正方形區域內電場強度的大小和方向。
【解題思路】
1. 根據點電荷的電場強度公式 E = kQ/r^2,求出中心處正點電荷產生的電場強度大小。
2. 根據電場疊加原理,求出正方形區域內所有電荷產生的電場強度大小,再求出合場強。
3. 根據合場強的方向判斷電場強度方向。
【答案】
正方形區域內電場強度的大小為 E = kQ/a^2 = 9.0 × 10^9N/C
電場強度方向垂直于正方形對角線指向中心
【解析】
根據電場疊加原理,正方形區域內所有電荷產生的電場強度大小為 E = kQ/r^2 + kQ/a^2 = 10N/C
由于正方形對角線與中心正點電荷連線垂直,所以合場強方向垂直于正方形對角線指向中心。
【例題】
【題目描述】
在邊長為a = 1m的正方形區域內,放置著電量為q = 2C的正電荷,求該區域內電場強度的大小和方向。
【解題思路】
根據點電荷的電場強度公式 E = kQ/r^2,求出該點電荷產生的電場強度大小。再根據電場疊加原理求出正方形區域內所有電荷產生的電場強度大小,再求出合場強。
【答案】
正方形區域內電場強度的大小為 E = kq/a^2 = 4.0 × 10^9N/C
電場強度方向垂直于正方形對角線指向中心。
【解析】
根據電場疊加原理,正方形區域內所有電荷產生的電場強度大小為 E = kq/r^2 + kq/a^2 = 6.0 × 10^9N/C。由于正方形對角線與該點電荷連線垂直,所以合場強方向垂直于正方形對角線指向中心。