сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 900
i

Рас­сто­я­ние между цен­тра­ми не­про­во­дя­щей сферы ра­ди­у­са R и коль­ца того же ра­ди­у­са равно 2R. На сфере рав­но­мер­но рас­пре­де­лен заряд q, на коль­це  — заряд  минус q. Плос­кость коль­ца пер­пен­ди­ку­ляр­на пря­мой, со­еди­ня­ю­щей цен­тры коль­ца и сферы. Найти раз­ность по­тен­ци­а­лов между цен­тра­ми коль­ца и сферы.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Най­дем вна­ча­ле по­тен­ци­ал в цен­тре сферы (при­няв его за нуль в бес­ко­неч­но уда­лен­ной точке) с по­мо­щью прин­ци­па су­пер­по­зи­ции. Рас­пре­де­лен­ные по сфере за­ря­ды уда­ле­ны от ее цен­тра на оди­на­ко­вое рас­сто­я­ние R, по­это­му в ре­зуль­та­те сум­ми­ро­ва­ния их вкла­дов в по­тен­ци­ал в цен­тре сферы по­лу­чим  дробь: чис­ли­тель: kq, зна­ме­на­тель: R конец дроби . За­ря­ды, рас­пре­де­лен­ные по коль­цу, также рав­но­уда­ле­ны от цен­тра сферы, но на дру­гое рас­сто­я­ние  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та R. Сум­ми­ро­ва­ние их вкла­дов дает  минус дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та R пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби . Скла­ды­вая вкла­ды сферы и коль­ца, на­хо­дим, что по­тен­ци­ал в цен­тре сферы равен  дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: R левая круг­лая скоб­ка левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1 минус 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби . Чтобы найти по­тен­ци­ал в цен­тре коль­ца, учтем, что поле вне за­ря­жен­ной сферы сов­па­да­ет с полем то­чеч­но­го за­ря­да, по­ме­щен­но­го в ее центр. Сле­до­ва­тель­но, за­ря­жен­ная сфера со­зда­ет в цен­тре коль­ца по­тен­ци­ал  дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 2 R пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби . По­тен­ци­ал в цен­тре коль­ца, со­зда­ва­е­мый за­ря­да­ми на коль­це, на­хо­дит­ся по прин­ци­пу су­пер­по­зи­ции и равен  минус дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: R конец дроби . В итоге, для по­тен­ци­а­ла в цен­тре коль­ца по­лу­ча­ем зна­че­ние  минус дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 2 R пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби . Окон­ча­тель­но, для ис­ко­мой раз­но­сти по­тен­ци­а­лов по­лу­ча­ем зна­че­ние  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: R конец дроби .

 

Ответ:  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 5 конец ар­гу­мен­та конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: k q, зна­ме­на­тель: R конец дроби .

Классификатор: Элек­тро­ди­на­ми­ка. По­тен­ци­ал элек­три­че­ско­го поля