Как можно определить напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 13 радиусов проводящего шара от его центра, если поверхностная плотность заряда на шаре составляет 706 нКл/кв. м?

Физика 11 класс Электрическое поле и заряды напряженность электрического поля расстояние от центра шара радиусы проводящего шара поверхностная плотность заряда 706 нКл/кв. м физика 11 класс Новый

Чтобы определить напряженность электрического поля в заданной точке, находящейся на расстоянии 13 радиусов проводящего шара от его центра, мы можем использовать закон Кулона и свойства электрического поля, создаваемого проводящими телами.

Шаги решения:

1. Определение радиуса шара: Пусть радиус шара равен R. Тогда расстояние от центра шара до точки, в которой мы хотим определить напряженность электрического поля, будет равно 13R.
2. Использование свойства проводящего шара: Для проводящего шара все заряды распределяются по поверхности. Внешнее электрическое поле от проводящего шара можно рассматривать как поле точечного заряда, сосредоточенного в центре шара. Это означает, что вся энергия и заряд, создающие электрическое поле, можно считать сосредоточенными в центре шара.
3. Определение общего заряда: Поскольку нам дана поверхностная плотность заряда, мы можем найти общий заряд Q шара. Поверхностная плотность заряда σ равна 706 нКл/кв. м. Если S - площадь поверхности шара, то:
   • Площадь поверхности шара S = 4πR².
   • Общий заряд Q = σ * S = σ * 4πR².
4. Формула для напряженности электрического поля: Напряженность электрического поля E на расстоянии r от точечного заряда Q можно вычислить по формуле: E = k * |Q| / r², где k - электростатическая постоянная (приблизительно 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²), |Q| - модуль заряда, r - расстояние от заряда до точки.
5. Подстановка значений: В нашем случае r = 13R, поэтому: E = k * |Q| / (13R)².
6. Подставьте значение заряда Q: Теперь, подставив значение Q, мы можем выразить напряженность поля через σ и R: E = k * (σ * 4πR²) / (13R)².
7. Упрощение выражения: Упрощаем: E = (k * σ * 4π) / 169.

Теперь мы можем подставить известные значения: σ = 706 * 10^-9 Кл/кв. м и k = 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл², чтобы найти напряженность электрического поля E в точке на расстоянии 13 радиусов от центра шара.

Таким образом, мы можем легко рассчитать напряженность электрического поля в данной точке, подставив все известные значения в окончательную формулу.