Консультация № 199577
11.11.2020, 17:42
0.00 руб.
1 4 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Имеются три концентрические сферы радиусов R, 2R и 3R. Первая и третья соединены и заземлены. На второй помещен заряд Q0. На расстоянии 6R от общего центра помещен заряд 2Q0. Определить заряды q1 и q3 первой и третьей сфер и силу, действующую на заряд 2Q0, если R=5см, Q0=2 *10^-7Кл. Изобразить картину электрических полей внутри и вне сфер. Найти потенциал внешней сферы.
Решение верное?
Прикрепленные файлы:
9bd3db4a893289323d5800ef20c390e8cb062d8a.jpg

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
13.11.2020, 15:58
общий
Адресаты:
На Ваш вопрос "Решение верное?" я не знаю, как ответить, потому что используемый Вами метод "Отразим 2Q внутрь 3й сферы" мне не знаком. Если у Вас есть Методичка, покажите её.
Я не есть профессиональный физик/математик, в жизни решал много производственных задач по КИП/связи/электронике…
Физику я изучаю вместе с Вами. По теме Вашего Вопроса я дошёл до Теоремы Гаусса.
давно
Посетитель
401861
23
14.11.2020, 18:20
общий
Адресаты:
Здравствуйте. Что-то вроде этого
Прикрепленные файлы:
1cf676dea61b1a93f89e7ae27036f463.jpg
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
16.11.2020, 03:39
общий
Адресаты:

Моих старых мозгов не хватает, чтоб вникнуть в абстрактные индуцированные заряды метода электрич изображений за оставшиеся 14 часов до закрытия Вашей консультации. В моей жизни были трудные технич проблемы, которые я решал много-дневным вниканием в абстракцию. В мозгу эта муть каким-то образом постепенно растекается "по полочкам" и решение всё-таки удавалось. Но это безвредно т-ко для гениев с большой "оперативной" памятью. А у людей среднего/слабого ума насильственное вдалбливание вымещает другие знания (возможно более полезные) куда-то вглубь, откуда их потом трудно вспомнить.

Ваша задача - очень НЕ практичная для обычных инженеров, я - успешный электроник решил много тысяч производственных задач, но мне ни разу не попалась никому не нужная тройная сфера. Эта задача не стОит того, чтобы насиловать свой мозг бесполезным и много-дневным перевариванием абстракции.

Может Алексей Владимирович (администратор Раздела Физика) решит Вашу задачу? Он - очень умный специалист и обычно решает задачи любой сложности "под занавес" закрытия.
Если Алексей не решит, тогда после закрытия консультации Вы сможете создать новую консультацию, и я решу Вашу задачу обычным методом по теореме Гаусса без абстрактых выкрутасов с отражениями.

"Найти потенциал внешней сферы" - а чего его искать? Он ведь равен нулю, поскольку "Первая и третья соединены и заземлены".
давно
Старший Модератор
312929
1973
16.11.2020, 16:33
общий
это ответ
Здравствуйте, Кожухова Дарья!

Потенциал электрического поля точечного заряда q на расстоянии r от него определяется известным выражением

где [$949$][sub]0[/sub] = 8.8542[$183$]10[sup]-12[/sup] Ф/м -электрическая постоянная. Для заряда, равномерно распределённого по поверхности сферы радиуса R, выражение примет вид

то есть вне сферы (при r>R) её потенциал такой же, как у точечного заряда, а внутри сферы (при r<R) постоянен во всех точках и равен

Если имеется больше одного источника поля, то потенциал в любой точке определяется по принципу суперпозиции - как сумма потенциалов, создаваемых в данной точке всеми источниками. В данном случае имеем четыре источника - три концентрические сферы радиуса R, 2R и 3R, заряды которых можно принять за q[sub]1[/sub], q[sub]2[/sub] = Q[sub]0[/sub] и q[sub]3[/sub], и точечный источник с известным зарядом q = 2Q[sub]0[/sub] на расстоянии 6R от общего центра. Тогда потенциал внутренней сферы будет равен

Он складывается из потенциала первой сферы на её поверхности, потенциалов второй и третьей сфер внутри них, и потенциала точечного заряда в общем центре (а значит, и на поверхности сферы).
Аналогично, для остальных сфер имеем


а вне третьей сферы (при r > 3R):

Поскольку первая и третья сфера соединены и заземлены, то [$966$](R[sub]1[/sub]) = [$966$](R[sub]3[/sub]) = 0 и


откуда, домножив на 6R, получаем систему


решением которой будет q[sub]1[/sub] = -Q[sub]0[/sub]/4 = 5[$183$]10[sup]-8[/sup] Кл = -50 нКл, q[sub]3[/sub] = -7Q[sub]0[/sub]/4 = 3.5[$183$]10[sup]-7[/sup] Кл = -350 нКл.
Напряжённость и потенциал поля в точке связаны соотношением

В данном случае потенциал зависит только от координаты r, поэтому вне третьей сферы

и на точечный заряд q = 2Q[sub]0[/sub] = 4[$183$]10[sup]-7[/sup] Кл, находящийся на расстоянии r = 6R = 30 см = 0.3 м от общего центра сфер с суммарным зарядом -Q[sub]0[/sub] = -2[$183$]10[sup]-7[/sup] Кл, будет действовать сила

(знак "минус" означает, что сила направлена к общему центру и точечный заряд притягивается сферами).
5
Форма ответа