Задачи › Проводящие сферы, заземление

Заряд космического корабля

  1. Заряд космического корабля

    МОШ 1987/88, 9 кл.
    6/10

    Космический корабль, имеющий вид металлического шара радиусом \(R = 1\) м, находится в далёком космосе. В некоторый момент на его борту включается «электронная пушка», испускающая в пространство пучок электронов с энергией \(W = 9\cdot 10^4\) эВ. Сила тока в пучке \(I = 1\) мкА. Найдите напряжённость \(E\) электрического поля у поверхности корабля через \(\tau = 1\) мин после включения пушки. В начальный момент времени \(E = 0\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(E = \dfrac{W}{|e|R} = 9\cdot 10^4\) В/м.

    Решение

    В соответствии с законом сохранения электрического заряда после включения «электронной пушки» рассматриваемый шарообразный космический корабль будет заряжаться положительно. Из-за этого вокруг корабля возникнет и будет постепенно нарастать электрическое поле. Если потенциал шара достигнет значения \(\varphi = W/|e| = 90\) кВ, то вылетающие из пушки электроны не смогут удалиться от поверхности корабля, вследствие чего увеличение его заряда и рост напряжённости поля в пространстве прекратятся. Это случится, когда заряд шара станет равным \(q = 4\pi\varepsilon_0R\varphi\), то есть через время \(t = q/I = 4\pi\varepsilon_0R\varphi/I = 10\) с после включения пушки. Следовательно, через \(\tau = 1\) мин \(> t\) напряжённость поля у поверхности корабля будет равна \[E = \dfrac{q}{4\pi\varepsilon_0R^2} = \dfrac{\varphi}{R} = \dfrac{W}{|e|R} = 9\cdot 10^4\text{ В/м}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи