给出定性结论,判断不得有误。这是第一步。
对于同一道物理题,如果采用估算方法,可选择的途径往往不止一条。
很明显,这是道电磁学题目,沈奇在诸多种估算方法中,选择静电场高斯定理为依据开始答题。
沈奇作出一个辅助图,取通过o点并与圆环平面垂直的轴为x轴。
在圆平面上以o点为圆心,作半径为r的圆。
将此圆沿x轴的正负方向各延展l,一个圆柱面就此形成。
沈奇取此圆柱面为高斯面,因其中无电荷,根据高斯定理可得:
?e*ds=0
高斯定理一祭出,真相越来越清晰。
带正电的小球所受静电力总是指向圆环中心o点,为恢复性保守力,小球的运动为振动,振动中心就是o点。
沈奇很快解决了第一问,这就是定性给结论,接受过物竞培训的学生应该都能给出正确的结论性判断。
第二问要求沈奇估算小球的振动周期t,稍微麻烦一点点。
圆柱两端面的电通量可以近似的用x轴上的电场强度来计算,沈奇作出计算:
e1=λ(2πr)l/4πe(r^2+l^2)^3/2=λrl/2e(r^2+l^2)^3/2
那么通过两端面的电通量近似值就出来了:
?两端面e*ds≈e1*2πr^2
通过圆柱侧面的电通量可以近似的用圆平面上与o点相距为r处的电场强度er来计算,根据高斯定理可得:
?圆柱面e*ds=?两端面e*ds+?侧面
087章 高斯定理的估算(2/5)