Потенциал электрического поля на поверхности металлической заряженной сферы

Обновлено: 17.05.2024

Решил тут я помочь дочке по физике — да и для собственного удовольствия поразмять мозги, вспомнить былое — порешать непростые задачи по физике. И понял — что я физику на самом то деле совершенно не понимаю.

Набросаю в этой теме несколько задач с проводящими сферами в электростатике — хотелось бы увидеть ваши объяснения

Вот задача из демонстарционного варианта ФИПИ ЕГЭ по физике на 2023 год.

«В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость,
заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости
помещён положительный точечный заряд q > 0 (см. рисунок). Нарисуйте картину линий
напряжённости электростатического поля внутри полости, внутри проводника и снаружи шара. Если
поле отсутствует, напишите в данной области: = 0.

Если поле отлично
от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь линий напряжённости. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.»

Дано решение задачи:

"
картины линий напряжённости: внутри полости – семейство прямых лучей,
исходящих из заряда и приходящих на поверхность полости по нормали;
снаружи шара – семейство прямых лучей, исходящих с поверхности шара
по нормали к ней и уходящих в бесконечность.
2. Внутри проводника – электростатическое поле = 0.

3. Заряд q помещён в центр шарообразной полости, поэтому его электростатическое поле в полости обладает
центральной симметрией и выглядит как поле уединённого точечного заряда
q > 0, находящегося в центре полости. Линии напряжённости этого поля
подходят по нормали к поверхности полости, где равномерно распределён
отрицательный индуцированный заряд −q < 0.
4. На наружной поверхности шара находится (в силу нейтральности шара
в целом) положительный заряд q > 0. Поскольку внутри проводника = 0,
а снаружи окружающие предметы расположены далеко от шара, этот заряд
распределён по поверхности шара равномерно. Его поле вне шара выглядит
как поле уединённого точечного заряда q > 0, расположенного в центре
шара. Линии напряжённости отходят от шара по нормали к его поверхности"

Так вот — непонятны след рассуждения — так как заряд помещен в центр полости, то его поле центрально-симметрично. НО ведь сама полость НЕ центрально симметрична относительно шара!
Где доказательства того, что не симметричное расположение полости не влияет на симметричность поля внутри этой полости?? А вдруг индуцированные заряды не симметричны и соответственно искажают симметрию поля внутри полости?

Далее — такое рассуждение у авторов задачи — «Поскольку внутри проводника = 0,
а снаружи окружающие предметы расположены далеко от шара, этот заряд
распределён по поверхности шара равномерно» .
А как конкретно то эти факты связаны?? помнится в одном из учебников физики рассказывалось о ситуации на остриях заряженных проводников — там идет скопление заряда, точнее плотность заряда высокая и потому то с этих концов может происходить искрение изза тогог, что заряд отрывается от поверхности проводника изза сильного поля. То есть равенство нулю эл поля внутри проводника никоим образом не делало распределение заряда равным по поверхности.

П.С. Если есть ссылка на какой нибудь источник, где бы хорошо, четко и однозначно бы объяснялись процессы распределения зарядов в проводящих сферах — буду благодарен

Нашел вроде одну на вид неплохую — из кванта. Но там к примеру такое объяснение задачи (Черноуцан «Практикум абитуриента») -
«Задача 5. Проводящая сфера радиусом R заряжена зарядом Q. Каким
станет потенциал сферы, если на расстоянии l от ее центра поместить
точечный заряд q? Разобрать случаи
l > R и l < R.
»
вот выдержка из решения:
" Перейдем к случаю l < R (рис. 6). Так как теперь заряд находится внутри
сферы, напряженность поля внутри сферы не равна нулю и потенциалы
различных точек не равны друг другу. Однако и в этом случае несложно определить потенциал сферы, только надо
обратить внимание не на внутреннюю часть сферы, а на окружающее ее внешнее пространство. Оказывается, поле
во внешнем пространстве не зависит от положения заряда q внутри сферы, т.е.
при перемещении заряда по внутренней области поле во внешней области
не меняется.
Это утверждение верно для полого
проводника любой формы, и следует
оно из теоремы единственности. Поле
во внешнем пустом пространстве однозначно определяется следующими
условиями: 1) потенциал на бесконечности равен нулю; 2) потенциал на
поверхности проводника принимает некоторое постоянное значение; 3) полный заряд внутри этой поверхности
известен, т.е. известно полное число
силовых линий, начинающихся на поверхности проводника. Существует
единственное поле, удовлетворяющее
этим условиям.
"

То есть говорится что «поле
во внешнем пространстве не зависит от
положения заряда q внутри сферы, т.е.
при перемещении заряда по внутренней области поле во внешней области
не меняется.
Это утверждение верно для полого
проводника любой формы, и следует
оно из теоремы единственности»
НО не показывается, не объясняется как оно из этого следует!

Если потенциал электрического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 20 см равен 4 В, то потенциал электрического поля на расстонии 10 см от центра сферы?

Если потенциал электрического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 20 см равен 4 В, то потенциал электрического поля на расстонии 10 см от центра сферы.

Ф1 = kq / r1 - потенциал на расст.

10 см от центра сферы

ф2 = kq / r2 - на поверхн.

тогда ф1 / ф2 = r2 / r1 = 20 / 10 = 2

ф1 = 2ф2 = 2 * 4 = 8 В.

Потенциал поля заряженной сферы на расстоянии 10 см равен от ее центра равен 0, 1В ?

Потенциал поля заряженной сферы на расстоянии 10 см равен от ее центра равен 0, 1В .

Чему равен потенциал поля двух таких сфер, находящихся на расстоянии 20см в центре между ними?

Вычислить модуль напряженности электрического поля на расстоянии 56см ?

Вычислить модуль напряженности электрического поля на расстоянии 56см .

От центра заряженной металлической сферы радиус которой 18см .

Заряд металлич сферы - 8кЛ.

Если на расстоянии 2 м от поверхности проводящего шара радиусом 1 м потенциал электрического поля равен 20 В, то потенциал (в В) этого шара равен?

Если на расстоянии 2 м от поверхности проводящего шара радиусом 1 м потенциал электрического поля равен 20 В, то потенциал (в В) этого шара равен.

Потенциал в точке А электрического поля равен 200 В, потенциал в точке В равен 100 В?

Потенциал в точке А электрического поля равен 200 В, потенциал в точке В равен 100 В.

Какую работу совершают силы электрического поля при перемещении заряда 5мКл из точки А в точку В?

1)Заряженный до потенциала 1000 В шар радиусом 20 см длинным проводником соединяется с незаряженным шаром?

1)Заряженный до потенциала 1000 В шар радиусом 20 см длинным проводником соединяется с незаряженным шаром.

Каков радиус второго шара, если после соединения потенциал шаров оказался равным 300 В?

2)Определите заряд сферы, если потенциал в точке, расположенной на расстоянии 50 см от поверхности сферы, равен 4 В.

Радиус сферы равен 5 см.

Сфера радиусом 1м?

Сфера радиусом 1м.

Напряжённость поля этой сферы заряженной положительным зарядом на расстоянии 2м от её поверхности составляет 100В / м.

Каков потенциал сферы в точке, удаленной от центра на 90см?

Определите заряды сферы, если потенциал в точке, расположенной на расстоянии 50 см от поверхности сферы, равен 4В?

Определите заряды сферы, если потенциал в точке, расположенной на расстоянии 50 см от поверхности сферы, равен 4В.

Радиус сферы 5см.

Потенциал в точке А электрического поля равен 350 В, потенциал точки В равен 150 В?

Потенциал в точке А электрического поля равен 350 В, потенциал точки В равен 150 В.

Какую работу совершают силы электрического поля при перемещении положительного заряда 2, 5 мКл из точки А в точку В.

Найдите потенциал проводящего шара радиусом 1 м, если на расстоянии 2 м от его поверхности потенциал электрического поля равен 20 В?

Найдите потенциал проводящего шара радиусом 1 м, если на расстоянии 2 м от его поверхности потенциал электрического поля равен 20 В.

Электрический потенциал на поверхности сферы радиусом 2 смравен 120В?

Электрический потенциал на поверхности сферы радиусом 2 смравен 120В.

Чему равна напряженность внутри сферы?

На 74 градусов. Наверное так.

Площадь верхнего основания конуса не имеет никакого значения. Со стороны нижнего основания на стол действует сила mg, распределённая по площади Sa Единственно, надо площадь перевести в квадратные метры Sa = 4 см² = 4 / 10000 м² = 0, 0004 м² P = mg /..

Поскольку за ПЕРИОД грузик пройдет расстояние, равное четырем амплитудам : L₀ = 4 * 3 = 12 см или 0, 12 м то число колебаний : n = L / L₀ = 0, 36 / 0, 12 = 3 Ответ : 3 колебания.

Q = λ * m = 4 * 330000 = 1320000Дж или 1320 кДж.

Решение Q = m * λ Отсюда находим массу m = Q / λ = 0, 1 кг 100 грамм свинца.

V = 72 км / ч = 20 м / с ; = V² / R = 20² / 500 = 0, 8 м / с² ; N = m(g - ) = 500×(10 - 0, 8) = 4600 Н (4500, если брать g за 9. 8 м / с²).

Правильный ответ это б.

0, 3 * m1 = N * 0, 2 0, 1 * N = 0, 3 * M m1 = 2M M = 1, 2 кг.

Потому что перемещение , cкорость, ускорение - величины векторные и работать с векторами труднее чем с проекциями.

Ответ : Объяснение : Дано : S₁ = S / 4V₁ = 72 км / чS₂ = 3·S / 4V₂ = 15 м / с____________Vcp - ? Весь путь равен S. Время на первой четверти пути : t₁ = S₁ / V₁ = S / (72·4) = S / 288 чВремя на остальной части пути : t₂ = S₂ / V₂ = 3·S / (15·4) = 3..

© 2000-2022. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

Если потенциал электрического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 20 см равен 4 В, то потенциал электрического поля на расстоянии 20 см от центра сферы равен ?

Если потенциал электрического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 20 см равен 4 В, то потенциал электрического поля на расстоянии 20 см от центра сферы равен ?

Не уверен управильности решения но наверное так

Находим заряд сфери

q = (фи * r) / k = (4 * 0.

Находим потенциал на растоянии 0.

фи = (kQ) / r = (9 * 10 ^ 9 * 0.

Радиус заряженной металлической сферы находящийся в вакууме равен 10см, её потенциал 300В?

Радиус заряженной металлической сферы находящийся в вакууме равен 10см, её потенциал 300В.

Определить с какой плотностью распределен заряд по поверхности сферы?

Из точки М на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку N по трем различным траекториям : / — внутри сферы, 2 — вне сферы, 3 — по поверхности сферы (р?

Из точки М на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку N по трем различным траекториям : / — внутри сферы, 2 — вне сферы, 3 — по поверхности сферы (рис.

3). При перемещении заряда по какой траектории силы электрического поля совершают наименьшую работу?

1. как изменится внутренняя энергия идеального газа при адиабатном процессе?

2. чему равен коэф.

Полезного действия тепловой машины , если температура нагревателя равна Т1 = 600 К, а холодильника Т2 = 300 К?

3. Если потенциал электрического поля на поверхности металлической заряженной сферы радиусом 20 Н равен 4В, то потенциал эл.

Поля в центре сферы равен : 1) 8В , 2) 4В , 3) 2В, 4) 1В ?

Проводящая сфера радиусом R = 40см заряжена до потенциала ф = 600 В?

Проводящая сфера радиусом R = 40см заряжена до потенциала ф = 600 В.

На каком расстояние L от центра сферы потенциал ф1 = 20 В.

Из точки М на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку К по трем различным траекториям : 1 — внутри сферы, 2 — вне сферы, 3 — по поверхности сферы?

Из точки М на поверхности заряженной металлической сферы электрический заряд может быть перемещен в точку К по трем различным траекториям : 1 — внутри сферы, 2 — вне сферы, 3 — по поверхности сферы.

По какой траектории при перемещении заряда работа электрического поля будет наименьшей?

Проводящая сфера радиуса R = 8см имеет заряд q?

Проводящая сфера радиуса R = 8см имеет заряд q.

Если потенциал поля в некоторой точке, находящейся на расстоянии r = 16 см от центра сферы, равен ф = 120 В, то потенциал поля на поверхности сферы равен 1) 15 В 2) 30 В 3) 180 В 4) 240 В 5) 480 В.

Напряженность электрического поля на расстоянии 5 см от поверхности заряженной сферы радиусом 10 см равна 3 В / м?

Напряженность электрического поля на расстоянии 5 см от поверхности заряженной сферы радиусом 10 см равна 3 В / м.

Какая напряженность поля будет на расстоянии 30 см от центра сферы?

63. 10?

На полой сфере радиусом R находится заряд q.

Найдите напряжённость и потенциал в точке, отстоящей от поверхности сферы на расстояние, равное радиусу сферы.

Напряженность электрического поля на расстоянии 5 см от поверхности заряженной сферы радиусом 10 см равно 36 в / м?

Напряженность электрического поля на расстоянии 5 см от поверхности заряженной сферы радиусом 10 см равно 36 в / м.

Какова напряженность поля на расстоянии 30 см от центра сферы?

До какого потенциала заряжен шар радиусом 10 см, если на расстоянии 10 м от его поверхности потенциал электрического поля равен 20 В?

До какого потенциала заряжен шар радиусом 10 см, если на расстоянии 10 м от его поверхности потенциал электрического поля равен 20 В?

Ответ с решением во вложении :

Имеется две металический сферы, заряд первой q1, заряд второй q2, r1 и r2 (радиусы сфер(разные)) соединены эти сферы проводником, найти какой заряд будет передан через проводник?

Имеется две металический сферы, заряд первой q1, заряд второй q2, r1 и r2 (радиусы сфер(разные)) соединены эти сферы проводником, найти какой заряд будет передан через проводник.

Определите максимальный потенциал сферы генератора Ван де Граафа, имеющий радиус 1 м, при котором еще не будет наблюдаться пробой в воздухе вблизи этой сферы?

Определите максимальный потенциал сферы генератора Ван де Граафа, имеющий радиус 1 м, при котором еще не будет наблюдаться пробой в воздухе вблизи этой сферы.

К незаряженной металлической сфере поднесли маленький шарик, заряженный положительно / При этом поверхность сферы вблизи точки A?

К незаряженной металлической сфере поднесли маленький шарик, заряженный положительно / При этом поверхность сферы вблизи точки A.

Останется незаряженной приобретёт положительный заряд приобретёт отрицательный заряд.

Две металлические сферы равного радиуса имеют заряды q1 = 10 Кл и q2 = - 2 Кл соответственно ?

Две металлические сферы равного радиуса имеют заряды q1 = 10 Кл и q2 = - 2 Кл соответственно .

Сферы соединяют проводником.

Какими станут заряды на сферах после их соединения?

Вопрос Определите заряды сферы, если потенциал в точке, расположенной на расстоянии 50 см от поверхности сферы, равен 4В?, расположенный на этой странице сайта, относится к категории Физика и соответствует программе для 10 - 11 классов. Если ответ не удовлетворяет в полной мере, найдите с помощью автоматического поиска похожие вопросы, из этой же категории, или сформулируйте вопрос по-своему. Для этого ключевые фразы введите в строку поиска, нажав на кнопку, расположенную вверху страницы. Воспользуйтесь также подсказками посетителей, оставившими комментарии под вопросом.

Задачи про проводящие сферы

Читайте также: