FIELDS & WAVES I / THE STUDY DESK
Exam 2春季 2026·8 分·4 小问
高斯定律 · 微分电容·先写方程,再代入数值。
01试卷原题原题排版
右侧同轴电缆的电介质质量较差,导致一些电荷泄漏到内导体与外导体之间。电缆的内导体半径为 a,面电荷密度为 ρsa;外导体壳的半径为 b,保持电势 V(b)=0。区域 a<r<b 填充了介电常数为 ε 的电介质,其体电荷密度给定为:
ρ(r)=ρ0ra 先读懂这道题
本题考查有体电荷时的柱对称高斯定律、电势积分和微分电容,不能直接套用无体电荷的同轴公式。
- 已知
- 内、外导体半径为 a、b,内表面电荷密度为 ρsa,外导体接地;间隙介电常数为 ε,体电荷密度为 ρ(r)=ρ0a/r。
- 所求
- 求电场、电势和导体间电压,再将 ρsa 写成电压的函数,最后用 dQ/dV0 求单位长度电容。
- 从哪里开始
- 同轴高斯面包围的电荷包括内导体表面电荷和一部分体电荷。先分别计入二者,再积分得到电势;求微分电容时保持给定体电荷分布不变。
讲义回顾 01先写原始高斯定律,再将电位移换成 εE。
∬SD⋅dS=Qenc,D=ϵE 01先写电势差原式,参考点选题设接地的外导体。
V(r)−V(b)=−∫brE⋅dl,V(b)=0 01先按定义写两导体电势差,再把上一问电位函数取在 a 和 b。
V0=V(a)−V(b),V(b)=0 01本题明确要求微分电容:背景空间电荷保持不变,只改变两导体间电势差。
C′=ℓ1∂V0∂Qρ0=∂V0∂Q′ρ0 保留原始试卷版式、插图与题号。点击页面可放大查看。