假设带电量都是正电荷,设某点,距内球中心距离x,r≤x≤R;
假设电荷分布是均匀的,电荷密度=q/4πr²。
球上,球心到dS的向量与球心到某点的向量的夹角为θ,θ到θ+dθ的环带,距离某点的距离d相等,由余弦定理,d²=r²+x²-2rxcosθ,环带上微面积dS=2πrsinθ.rdθ=2πr²sinθdθ
所带电荷dq=q/4πr²×2πr²sinθdθ=(q/2)sinθdθ
电场的球心-某点方向的分量的和,就是E的值,垂直于该方向的分量,对称抵消。
dE=(q/2)sinθdθ/4πε0d²×(x-rcosθ)/d
=(q/8πε0)sinθ(x-rcosθ)/d³.dθ
=-(q/8πε0)(x-rcosθ)/(r²+x²-2rxcosθ)³.dcosθ
=-(q/8πε0)(x-ru)/(r²+x²-2rxu)³.du
u=1~-1,
E=(q/8πε0)∫(-1,1)(x-ru)/(r²+x²-2rxu)³.du
=(q/8πε0)∫(-1,1)[x/(r²+x²-2rxu)³-ru/(r²+x²-2rxu)³]du