Внутри шара радиуса R имеется объемный заряд постоянной плотности р. Найти зависимость напряженности и потенциала электрического поля от расстояния до центра шара.
от

1 Ответ

Дано:
Радиус шара: R
Плотность заряда: ρ
Расстояние от центра шара: r

Решение:
Для нахождения зависимости напряженности и потенциала электрического поля внутри шара, воспользуемся принципом суперпозиции.

Рассмотрим заряд dQ, расположенный внутри шара. Заряд dQ можно выразить через объемный заряд ρ и элемент объема dV:

dQ = ρ * dV

Зависимость напряженности электрического поля dE, создаваемого элементом объема dQ, от расстояния r по закону Кулона равна:

dE = k * (dQ / r²)

где k - электростатическая постоянная.

Объем элемента dV можно выразить через радиус r и угол θ:

dV = r² * sinθ * dθ * dφ * dr

Интегрируя по всем углам и радиусу, получаем полную напряженность электрического поля E:

E = ∫∫∫ dE = ∫∫∫ k * (ρ * r² * sinθ * dθ * dφ * dr / r²)

Выполняя интегрирование, получаем:

E = ∫∫∫ k * ρ * sinθ * dθ * dφ * dr
  = k * ρ ∫∫∫ sinθ * dθ * dφ * dr
  = k * ρ * (4π)

Таким образом, зависимость напряженности электрического поля E от расстояния r до центра шара равна:

E = k * ρ * (4π)

Для нахождения зависимости потенциала V от расстояния r, воспользуемся формулой:

V = - ∫E · dr

Интегрируя по расстоянию r, получаем:

V = - ∫(k * ρ * (4π)) · dr
  = - (k * ρ * (4π)) ∫dr
  = - (k * ρ * (4π)) * r + C

где C - константа интегрирования.

Ответ:
Зависимость напряженности электрического поля от расстояния r до центра шара: E = k * ρ * (4π).
Зависимость потенциала электрического поля от расстояния r до центра шара: V = - (k * ρ * (4π)) * r + C.
от