球形電容器由半徑為R1的導(dǎo)體球和與它同心的導(dǎo)體球殼組成,球殼內(nèi)半徑為R2,其間有兩層均勻電介質(zhì),分界面半徑為r,電介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)分別為εr1、εr2,如圖所示。求
(1)電容器的電容;
(2)當(dāng)內(nèi)球帶電量為+Q時(shí)各介質(zhì)表面上的束縛電荷面密度。
如圖所示,擋板P固定在足夠高的水平桌面上,小物塊A和B大小可忽略,它們分別帶為+QA和+QB的電荷量,質(zhì)量分別為mA和mB。兩物塊由絕緣的輕彈簧相連,一個(gè)不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過滑輪,一端與B連接,另一端連接輕質(zhì)小鉤。整個(gè)裝置處于場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,A、B開始時(shí)靜止,已知彈簧的勁度系數(shù)為k,不計(jì)一切摩擦及A、B間的庫(kù)侖力,A、B所帶電荷量保持不變,B不會(huì)碰到滑輪。
由能量轉(zhuǎn)化守恒定律可知:C下落h過程中,C重力勢(shì)能的減少量等于B電勢(shì)能的增量和彈簧彈性勢(shì)能的增量以及系統(tǒng)動(dòng)能的增量之和。