Линейная, поверхностная, объёмная плотность заряда. Телесный угол. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса
Физика, 10 класс
Часть 1, Поток вектора напряженности электрического поля, Часть 3, ...
Часть 4. Видео
Часть 4
b. Равномерно заряженной бесконечной плоскости, если поверхностная плотность заряда \sigma .
По т.Гаусса:
E\cdot 2S=\frac{\sigma S}{\varepsilon_0} \quad \Rightarrow \quad E=\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}.
Тогда зависимость проекции вектора напряжённости от координаты на выбранной оси будет выглядеть следующим образом:
E_x(x)=
\begin{cases}
\begin{aligned}
&\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}, \quad x>0 \\
&-\frac{\sigma}{2\varepsilon_0}, \quad x<0
\end{aligned}
\end{cases}.
Построим график:
Зная поле бесконечной пластины, можно применить принцип суперпозиции для набора тонких бесконечных пластин. Пример 2
Условие
Определим распределение напряженности поля концентрических сфер радиуса R и 2 R , равномерно заряженных зарядами q(q>0) и -q .
Решение
Сделаем это, используя теорему Гаусса и принцип суперпозиции.
Теорема Гаусса
\begin{aligned}
&1) \; r<R \\
&E\cdot 4\pi r^2 = 0 \\
&E=0
\end{aligned} \qquad \qquad
\begin{aligned}
&2) \; R<r<2R \\
&E\cdot 4\pi r^2=\frac{q}{\varepsilon_0} \\
&E=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \frac{q}{r^2}
\end{aligned} \qquad \qquad
\begin{aligned}
&3) \; r>2R \\
&E\cdot 4\pi r^2 = \frac{q-q}{\varepsilon_0}=0 \\
&E=0
\end{aligned}
Принцип суперпозиции
\begin{aligned}
&1) \; r<R \\
&E= 0+0 = 0
\end{aligned} \qquad \qquad
\begin{aligned}
&2) \; R<r<2R \\
&E=\frac{kq}{r^2}+0=\frac{kq}{r^2}
\end{aligned} \qquad \qquad
\begin{aligned}
&3) \; r>2R \\
&E=\frac{kq}{r^2}-\frac{kq}{r^2}=0
\end{aligned}
Построим график распределение напряженности поля концентрических сфер:
Ответ см. рисунок.