Заряд космического корабля
6/10Космический 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.
РешениеВ 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 \[E = \dfrac{q}{4\pi\varepsilon_0R^2} = \dfrac{\varphi}{R} = \dfrac{W}{|e|R} = 9\cdot 10^4\text{ В/м}.\]
Похожие задачи
- Соки земли СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Заряд внутри проводящей сферы МОШ 2015/16, 11 кл.
- Принесенные ветром СПбГУ 2015/16, 11 кл.
- Заземление внутренней сферы МОШ 2016/17, 11 кл.
- Потенциал концентрических сфер Курчатов 2017/18, 11 кл.
- Заземлённый шар в сфере с диэлектриком Курчатов 2021/22, 11 кл.