Различия
Показаны различия между двумя версиями страницы.
| Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия Следующая версия | Предыдущая версия | ||
| electrodynamics:res2.27 [2019/10/03 11:54] – root | electrodynamics:res2.27 [2019/10/22 05:44] (текущий) – root | ||
|---|---|---|---|
| Строка 11: | Строка 11: | ||
| заряда будет заряд | заряда будет заряд | ||
| $$ | $$ | ||
| - | q'=-qa/\ell, | + | q'=-\frac{qa}{\ell}, |
| $$ | $$ | ||
| который следует поместить на расстояние | который следует поместить на расстояние | ||
| $$ | $$ | ||
| - | \ell' | + | \ell'=\frac{a^2}{\ell} |
| $$ | $$ | ||
| от центра сферы. Таким образом, | от центра сферы. Таким образом, | ||
| Строка 38: | Строка 38: | ||
| Потенциал внутри сферы удовлетворяет уравнению Лапласа $\Delta\varphi=0$. | Потенциал внутри сферы удовлетворяет уравнению Лапласа $\Delta\varphi=0$. | ||
| На стенках сферы он --- константа, | На стенках сферы он --- константа, | ||
| - | Решение, | + | Решение, |
| - | | + | это $\varphi=0$. По теореме единственности других решений быть |
| - | не может. Значит, | + | не может. Значит, |
| - | $$\vec{E}=-\text{grad}\, | + | $$\vec{E}=-\text{grad}\, |
| $$ | $$ | ||
| - | Равенство | + | |
| - | нулю электрического поля внутри сферы легко понять из [[p2.27-1|следующих | + | |
| - | соображений]]. | + | |
| Найдем | Найдем | ||
| | | ||
| | | ||
| - | | + | |
| - | E_{1R}\big|_{R=a}=4\pi\sigma$. Поскольку в нашем | + | $$ |
| - | с внутренней стороны сферы | + | E_{2R}\big|_{R=a}- |
| + | E_{1R}\big|_{R=a}=4\pi\sigma. | ||
| + | $$ | ||
| + | Поскольку в нашем | ||
| то | то | ||
| - | $$\sigma=\frac{1}{4\pi}E_{2R}\bigg|_{R=a}\; | + | $$ |
| + | \sigma=\frac{1}{4\pi}E_{2R}\bigg|_{R=a}\; | ||
| + | $$ | ||
| - | Найдем напряженность электрического поля на поверхности | + | Найдём напряженность электрического поля на поверхности |
| - | | + | заземленной сферы. Заметим, |
| $$\vec{R}=\vec{r}+\vec{\ell}\;, | $$\vec{R}=\vec{r}+\vec{\ell}\;, | ||
| $$\vec{R}=\vec{r}' | $$\vec{R}=\vec{r}' | ||
| Строка 90: | Строка 94: | ||
| \] | \] | ||
| - | Найдем полный заряд на полусфере, | + | Найдем полный заряд на полусфере, |
| - | \begin{wrapfigure}[6]{l}{5.0cm} | + | {{: |
| - | \vspace{-5pt} | + | |
| - | \includegraphics[width=5.0cm]{RIS23.eps} | + | |
| - | \end{wrapfigure} | + | |
| Заряд на кольце | Заряд на кольце | ||
| | | ||
| Строка 100: | Строка 101: | ||
| Тогда величина заряда на полусфере, | Тогда величина заряда на полусфере, | ||
| обращенной к заряду $q$, будет равна | обращенной к заряду $q$, будет равна | ||
| - | \[ | + | $$ |
| - | \begin{array}{rl} | + | Q_1=-2\pi a^2\int\limits_{0}^{\pi/ |
| - | Q_1&=-2\pi a^2\int\limits_{0}^{\pi/ | + | |
| \frac{q(\ell^2-a^2)\sin\theta\, | \frac{q(\ell^2-a^2)\sin\theta\, | ||
| - | a(a^2+\ell^2-2a\ell\cos\theta)^{3/ | + | a(a^2+\ell^2-2a\ell\cos\theta)^{3/ |
| - | | + | $$ |
| + | $$ | ||
| + | \frac{q(\ell^2-a^2)}{2\ell} | ||
| \biggl(\frac{1}{\sqrt{a^2+\ell^2}}-\frac{1}{\ell-a}\biggr)\, | \biggl(\frac{1}{\sqrt{a^2+\ell^2}}-\frac{1}{\ell-a}\biggr)\, | ||
| - | \end{array} | + | $$ |
| - | \] | + | |
| Таким же образом найдем заряд на противоположной полусфере: | Таким же образом найдем заряд на противоположной полусфере: | ||
| Строка 133: | Строка 134: | ||
| $q'' | $q'' | ||
| Это легко | Это легко | ||
| - | \begin{wrapfigure}[7]{l}{5.8cm} | + | {{: |
| - | \vspace{-00pt} | + | |
| - | \includegraphics[width=5.6cm]{RIS24.eps} | + | |
| - | \end{wrapfigure} | + | |
| | | ||
| напряженности электрического поля | напряженности электрического поля | ||
| Строка 150: | Строка 148: | ||
| $$\oint(\vec{E}\, | $$\oint(\vec{E}\, | ||
| | | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| | | ||
| Заряд $q'' | Заряд $q'' | ||
| | | ||
| - | \[ | + | $$ |
| - | | + | \varphi(\vec{R})=\frac{q}{r}+\frac{q' |
| - | \varphi(\vec{R})=&\frac{q}{r}+\frac{q' | + | \frac{q' |
| - | \frac{q' | + | $$ |
| - | \vec{E}(\vec{R})=&\frac{q\vec{r}}{r^3}+\frac{q' | + | $$ |
| + | \vec{E}(\vec{R})=\frac{q\vec{r}}{r^3}+\frac{q' | ||
| {r' | {r' | ||
| - | \frac{q' | + | \frac{q' |
| - | \end{array} | + | $$ |
| - | \] | + | Внутри сферы потенциал постоянен и равен потенциалу на сфере |
| - | | + | $$ |
| - | $$\varphi(\vec{R})=\varphi(a)=\frac{q}{\ell} | + | \varphi(\vec{R})=\varphi(a)=\frac{q}{\ell} |
| - | \qquad \mbox{при} | + | \hspace{10pt} |
| + | $$ | ||
| а поле $\vec{E}=0$. Рассуждения такие же, как и для заземленной | а поле $\vec{E}=0$. Рассуждения такие же, как и для заземленной | ||
| сферы. | сферы. | ||
| Строка 186: | Строка 186: | ||
| слоя, равен нулю, так как поле в проводнике $\vec{E}=0$. Отсюда | слоя, равен нулю, так как поле в проводнике $\vec{E}=0$. Отсюда | ||
| | | ||
| - | | + | |
| | | ||
| | | ||
| Строка 200: | Строка 200: | ||
| | | ||
| | | ||
| - | \begin{wrapfigure}[6]{l}{5.7cm} | + | {{: |
| - | \vspace{-15pt} | + | |
| - | \includegraphics[width=5.5cm]{RIS25.eps} | + | |
| - | \end{wrapfigure} | + | |
| | | ||
| | | ||
| Строка 219: | Строка 216: | ||
| $\Delta\varphi=0\; | $\Delta\varphi=0\; | ||
| | | ||
| - | | + | |
| во всей области вне сферы будет неверным. Действительно, | во всей области вне сферы будет неверным. Действительно, | ||
| | | ||
| Строка 229: | Строка 226: | ||
| Потенциал | Потенциал | ||
| $$\varphi(\vec{R})=\frac{q}{r}+\frac{q' | $$\varphi(\vec{R})=\frac{q}{r}+\frac{q' | ||
| - | \const | + | const |
| \qquad \mbox{при} \qquad R\leq a.$$ | \qquad \mbox{при} \qquad R\leq a.$$ | ||
| Из условия непрерывности потенциала на поверхности сферы | Из условия непрерывности потенциала на поверхности сферы | ||
| - | | + | |
| | | ||
| | | ||
| Строка 256: | Строка 253: | ||
| | | ||
| - | | + | |
| ==== г) Заряд внутри сферы. Сфера заземлена. ==== | ==== г) Заряд внутри сферы. Сфера заземлена. ==== | ||
| | | ||
| - | \begin{wrapfigure}[11]{l}{5.25cm} | + | {{: |
| - | \vspace{-15pt} | + | |
| - | \includegraphics[width=5.0cm]{RIS26.eps} | + | |
| - | \end{wrapfigure} | + | |
| сравняется с потенциалом | сравняется с потенциалом | ||
| земли $\varphi=0$ и заряд $q$ с внешней | земли $\varphi=0$ и заряд $q$ с внешней | ||