电量Q均匀分布在半径为R的圆盘上(厚度可忽略).求与圆盘垂直的轴线上距盘心为x处的电势.

电量Q均匀分布在半径为R的圆盘上(厚度可忽略).求与圆盘垂直的轴线上距盘心为x处的电势.

题目
电量Q均匀分布在半径为R的圆盘上(厚度可忽略).求与圆盘垂直的轴线上距盘心为x处的电势.
答案
用积分的方法.
圆盘上电荷的面密度为σ=Q/(πR²),在圆盘上半径为r,宽度为dr的一个圆环,所电电量为dq=2πrσdr,在轴线上距盘心为x处产生电势为kdq/(x²+r²)
对r从0到R积分得实际电势为:∫kdq/(x²+r²)=∫k2πrσdr/(x²+r²)=2kQ/R²∫rdr/(x²+r²)=(kQ/R²)∫dr²/(x²+r²)=kQln(x²+r²)/R²
代入r初值0与终值R,得U=kQln(1+R²/x²)/R²
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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