Металлический шар радиуса 10 мм, имеющий потенциал 13 В, окружают сферической проводящей оболочкой радиуса 30 мм. Чему равен потенциал шара, если заземлить оболочку?
от

1 Ответ

Дано:
Радиус металлического шара: r1 = 0.01 м
Потенциал металлического шара: V1 = 13 В
Радиус проводящей оболочки: r2 = 0.03 м

Найти:
Потенциал металлического шара после заземления оболочки.

Решение:
После заземления оболочки, её потенциал становится равным нулю. Таким образом, потенциал металлического шара после заземления будет равен потенциалу оболочки до заземления.

Потенциал проводящей оболочки можно выразить формулой V2 = k * Q / r2, где k - постоянная Кулона (8.987 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q - заряд оболочки, r2 - радиус оболочки.

Используя тот факт, что металлический шар находится в контакте с проводящей оболочкой и потенциал на их границе одинаков, можно записать:

V1 = V2

Таким образом, для нахождения потенциала металлического шара после заземления оболочки, необходимо выразить заряд оболочки через её потенциал и радиус, а затем использовать это значение для вычисления потенциала металлического шара.

Выразим заряд оболочки:

Q = V2 * r2 / k

Теперь найдем потенциал металлического шара после заземления:

V1 = k * Q / r1

Подставим выражение для заряда оболочки:

V1 = k * V2 * r2 / (r1 * k)

Решим это уравнение относительно V1:

V1 = V2 * r2 / r1

Подставим известные значения и рассчитаем:

V1 = 0.03 * (13 / 0.01)

V1 = 39 * 13

V1 = 507

Ответ:
Потенциал металлического шара после заземления оболочки равен 507 В.
от