Автор Тема: Вычислите линейную плотность заряда бесконечной нити  (Прочитано 334 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Антон Огурцевич

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2400
  • Рейтинг: +5/-0
  • Пространство переходит во время, как тело в душу.
Вычислите линейную плотность заряда бесконечной нити, если при перемещении заряда 10-9 Кл из точки, находящейся на расстоянии 5 см от нити, в точку на расстоянии 10 см от неё его энергия изменилась на 1 кэВ. Сделать рисунок.

Оффлайн Сергей

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2256
  • Рейтинг: +0/-0
Решение. 1 кэВ = 1,6∙10-16 Дж.
По теореме Гаусса поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду:
\[ \begin{align}
  & {{\Phi }_{E}}=\frac{Q}{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}(1),{{\Phi }_{E}}=\oint{{{E}_{n}}}\cdot dS=E\cdot S=E\cdot 2\cdot \pi \cdot r\cdot l(2), \\
 & Q=\tau \cdot l(3),\frac{Q}{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}=E\cdot 2\cdot \pi \cdot r\cdot l,\frac{\tau \cdot l}{\varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}=E\cdot 2\cdot \pi \cdot r\cdot l,E=\frac{\tau }{2\cdot \pi \cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot r}(1). \\
\end{align} \]
Где: ε = 1 – диэлектрическая проницаемость воздуха, ε0 = 8,854∙10-12 Ф/м – электрическая постоянная.
Изменение энергии равно работе, совершаемой внешними силами при перемещении заряда из точки 1 в точку 2.
Запишем уравнение элементарной работы, совершаемой внешними силами при перемещении заряда из точки 1 в точку 2.
\[ \begin{align}
  & dA=F\cdot dr(2),F=Q\cdot E(3),dA=Q\cdot E\cdot dr,dA=Q\cdot \frac{\tau }{2\cdot \pi \cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot r}\cdot dr(4). \\
 & \Delta W=A=\int\limits_{{{R}_{1}}}^{{{R}_{2}}}{Q\cdot \frac{\tau }{2\cdot \pi \cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}\cdot r}\cdot dr}=Q\cdot \frac{\tau }{2\cdot \pi \cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}\cdot \ln \frac{{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}}(5). \\
 & \tau =\frac{\Delta W\cdot 2\cdot \pi \cdot \varepsilon \cdot {{\varepsilon }_{0}}}{Q\cdot \ln \frac{{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}}}.\tau =\frac{1,6\cdot {{10}^{-16}}\cdot 2\cdot 3,14\cdot 1\cdot 8,85\cdot {{10}^{-12}}}{1\cdot {{10}^{-9}}\cdot \ln \frac{10\cdot {{10}^{-2}}}{5\cdot {{10}^{-2}}}}=128,32\cdot {{10}^{-19}}. \\
\end{align} \]
Ответ:128,32∙10-19 Кл/м.
« Последнее редактирование: 07 Ноября 2018, 06:42 от alsak »