Консультация № 160649
16.02.2009, 18:40
0.00 руб.
0 1 1
Помогите, пожалуйста, решить задачу!
Поверхностная плотность заряда очень длинного металлического цилиндра радиусом R1 = 2 мм равна s = 2 нКл/см2. Найти разность потенциалов между этим цилиндром и другим цилиндром радиусом R2 = 2 см, коаксиальным с ним, если цилиндры находятся в среде с относительной диэлектрической проницаемостью ε = 2.

Обсуждение

Неизвестный
17.02.2009, 01:46
общий
это ответ
Здравствуйте, Артемий Павлович!
Поверхностная плотность заряда очень длинного металлического цилиндра радиусом
R1 = 2 мм= 2e-3 (м)
равна
b = 2 нКл/см2= 2e-5 (Кл/м^2)
(я обозначу плотность заряда буквой 'b' имея ввиду "сигма малая",
а буквой 'S' буду обозначать площадь)

Найти разность потенциалов
U=?
между этим цилиндром и другим цилиндром радиусом
R2 = 2 см= 2e-2 (м)
коаксиальным с ним, если цилиндры находятся в среде с относительной диэлектрической проницаемостью
ε = 2
___
теорема Гаусса
Ф= Q/(e*e0)
где
Ф= полный поток вектора напряженности через поверхность окружающую заряд 'Q'
то есть интеграл по поверхности окружающей заряд E*dS
e0= 8.854e-12 (Ф/м), электрическая постоянная

Q= 2*pi*R1*L*b

Напряженность поля на расстоянии 'r' от оси цилиндра (при r>R1)
Так как поверхности симметричны относительно заряда, то
Ф= E(r)*S(r)= 2*pi*R1*L*b/(e*e0)
E(r)= (2*pi*R1*L*b/(e*e0))/S(r)= (2*pi*R1*L*b/(e*e0))/(2*pi*r*L)
E(r)= b*R1/((e*e0)*r)


U= -S[R2;R1](E(r)*dr)
(S[R2;R1](E(r)*dr) это я изобразил интеграл от 'R2' до 'R1' от (E(r)*dr) )

неопределенный интеграл
S(dr/r)= ln(r)

U= (b*R1/(e*e0))*(ln(R2)-ln(R1))= (b*R1/(e*e0))*ln(R2/R1)
U= (2e-5*2e-3/(2*8.854e-12))*ln(2e-2/2e-3)

Искомая разность потенциалов
U= 5200 (В)
Форма ответа