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两个带等量同种电荷的点电荷,在其连线的中垂线上,哪个位置的场强最大

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/06/15 20:40:34
两个带等量同种电荷的点电荷,在其连线的中垂线上,哪个位置的场强最大
两个带等量同种电荷的点电荷,在其连线的中垂线上,哪个位置的场强最大
为叙述方便,设两个带等量同种电荷的点电荷电量都是Q,相距L,在它们连线的中垂线上,任取一点,θ是该点和Q连线与两个点电荷连线的夹角
该点到点电荷的距离 X=(L / 2) / cosθ,
则每个Q在该点产生的场强是 E1=K*Q / X^2=KQ*(cosθ)^2 / (L / 2)^2
在该点处的合场强是 E=2*E1*sinθ=2KQ*sinθ*(cosθ)^2 / (L / 2)^2 ,
显然,要使合场强E最大,必须是 Y=sinθ*(cosθ)^2 最大
而 Y=sinθ*(cosθ)^2=sinθ-(sinθ)^3
两边对角度θ求导数,得 Y`=cosθ-3*(sinθ)^2*cosθ=cosθ*[1-3*(sinθ)^2 ]
令 Y`=0 ,得 1-3*(sinθ)^2 =0
即 (sinθ)^2=1 / 3
所以 X=(L / 2) / cosθ=(L / 2) / 根号[1-(1/3)]=L*(根号6)/ 4
在中垂线上与点电荷Q的距离是 X=L*(根号6)/ 4 处合场强最大.
注:如果Y对角度θ求二阶导数,得 Y``=sinθ* [ 3*(sinθ)^2-5 ] <0,所以Y有最大值.