将0和r带入,发现积分结果是㏑0是没有意义的,所以不能选取 为电势零点。
若选取无穷远处为电势零点,即 ,显然通过计算 ,也就是说空间各点的电势都不能确定,所以也不能选取无穷远处为电势零点。
在这种情况下,我们不妨选取有限远处a点为电势零点。那么通过积分我们可以得到:
从而使得距离均匀带正电的无限长直线r处电势都为一个确定的值[3]。
3。3.2 无限大均匀带电平面
对于无限区域带电体系,除了均匀无限长直线这样的带电体系,当然还有无限大均匀的带电平面,那么在无限大的带电平面中,我们的电势零点又该怎么去选取。我们通过实例来研究,电荷面密度为 的无限大均匀带电平面,讨论距平面距离为r处的P点的电势。由高斯定理可以得到无限大的带电平面的电场:
如果我们选取距平面距离为 的 点为电势零点,则P点的电势可以表示为:
假设 ,那么P点的电势为:
显然上面的表达式并不简单,若假设 ,则P点的电势为:
也就是电势零点选为带点平面上时,场中的各点的电势都能有确定的值,并且表达式要比上面选 点为电势零点要简单。所以,在寻找无穷大的均匀带电平面电势零点问题中,我们一般选带点平面上的点作为电势零点,也就是选 的任意一点,最为简便。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*
这里面我们发现无限大均匀带电平面和无限长均匀带电直线电势零点的选取有很大的不同。
3。3.3 无限长带电圆筒
上面我们研究了无限长(大)带电体中线和面的两种带电体系,那么如果我们遇到了无限大的立体空间的带电体系,我们又该如何去选取它的电势零点才最合适呢?下面我们还是通过具体的实例来分析说明。
如图(2)有一个半径为 的无限长的带电圆筒,筒内有一共轴无限长的带电直线,二者的电荷线密度分别是 和 ,那么我们如何选取电势零点来表示圆筒内外的电势分布[4