Задачи › Метод изображений

Заряд у проводящего шара

  1. Заряд у проводящего шара

    МОШ 2017/18, 11 кл.
    6/10

    Вблизи незаряженного проводящего шара радиусом \(R\) расположен точечный заряд \(q\) на расстоянии \(2R\) от центра шара, как показано на рисунке. На какую величину \(\Delta\varphi_A\) изменится потенциал точки (пространства) \(A\), если шар удалить на бесконечность?

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Точка \(A\) лежит на поверхности проводника, поэтому её потенциал равен потенциалу центра шара. Какой вклад в потенциал центра дают индуцированные заряды, сидящие на сфере?

    Ответ

    \(\Delta\varphi_A = k\dfrac{q}{R}\left(\dfrac{1}{\sqrt5} - \dfrac{1}{2}\right)\).

    Решение

    Потенциал точки \(A\) равен потенциалу центра шара, так как он проводящий. По принципу суперпозиции: \[\varphi_{A1} = \varphi_q + \varphi_{\text{инд}},\] где \(\varphi_q\) "— потенциал в центре шара, созданный точечным зарядом \(q\), \(\varphi_{\text{инд}}\) "— потенциал в центре шара, созданный зарядом, который индуцируется на поверхности шара. Разобьём поверхность шара на много маленьких кусочков и посчитаем \(\varphi_{\text{инд}}\) с помощью принципа суперпозиции: \[\varphi_{\text{инд}} = \sum_i k\frac{q_i}{R} = \frac{k}{R}\sum_i q_i = 0 .\] Следовательно, \[\varphi_{A1} = \varphi_q = k\frac{q}{2R}.\] Потенциал точки \(A\) после удаления шара равен \[\varphi_{A2} = k\frac{q}{\sqrt5 R}.\] Окончательно получаем: \[\Delta\varphi_A = \varphi_{A2} - \varphi_{A1} = k\frac{q}{R}\left(\frac{1}{\sqrt5} - \frac{1}{2}\right).\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи