根据对称性,可以发现圆心O处的场强只有径向分量,没有切向分量。我们可以将杆分成无穷小的小段,每段长度为dl,然后对每段的贡献进行积分。

设每段的线电荷为dq,长度为dl,其线电荷密度为λ,则dq=λdl。

设小段到圆心O的距离为r,由于对称性,场强的径向分量在每段上的贡献都是一样的。因此,我们只需要计算一段上的场强,然后将所有小段的贡献相加即可。

根据库仑定律,一段上的场强dE可以表示为:

dE = k * dq / r^2

其中,k为库仑常数。

根据几何关系,可以得到dq与dl之间的关系:

dq = λdl = λ * R * dθ

其中,dθ为小段所对应的圆心角。

将dq代入dE的表达式中,得到:

dE = k * λ * R * dθ / r^2

将dE在整个圆弧上积分,得到整个圆弧对圆心O处场强的贡献:

E = ∫dE = ∫(k * λ * R * dθ / r^2)

由于圆心O处场强只有径向分量,因此r为常数,可以提到积分符号外面:

E = k * λ * R / r^2 * ∫dθ

由于圆弧的起点和终点之间的角度为2π,所以积分结果为2π:

E = k * λ * R / r^2 * 2π

最终得到圆心O处的场强为:

E = 2k * λ * R / r^2 * π

无限长带电细杆弯成圆弧,求圆心场强

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