Задание 21

Качественная задача с явно заданной физической моделью · 40 заданий

Задание №21
№21
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, который изображён на рисунке в переменных U – p, где U - внутренняя энергия г…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №21
№21
На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, ре…
Электрическое сопротивление
Задание №21
№21
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положитель…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
На столе установили два незаряженных электрометра и соединили их алюминиевым стержнем с изолирующей ручкой (рис. а). Затем к первому электрометру подн…
Электризация тел и её проявления
Задание №21
№21
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах р- ρ, где ρ — давление газ…
Модель идеального газа в термодинамике
Задание №21
№21
В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью E и магнитное поле индукцией B. Поля однородные, EB. В камеру влетает п…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
В левой половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от…
Проводники в электростатическом поле
Задание №21
№21
В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от…
Напряжённость электрического поля
Задание №21
№21
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положитель…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
Лёгкая нить, привязанная к грузу массой m = 0,3 кг, перекинута через идеальный неподвижный блок. К правому концу нити приложена постоянная сила F. Лев…
Качественная задача
Задание №21
№21
В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью E и магнитное поле индукцией B. Поля однородные, EB. В камеру влетает п…
Электрическое поле. Его действие на электрические заряды
Задание №21
№21
Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображён на рисунке в координатах р — ρ, где р — давление га…
Модель идеального газа в термодинамике

Задание №21 — Заряженные частицы в электромагнитном поле

В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости помещён положительный точечный заряд q > 0 (см. рис.). Нарисуйте картину линий напряжённости электростатического поля внутри полости, внутри проводника и снаружи шара. Если поле отсутствует, напишите в данной области: $\overset{\rightarrow}{E} = 0 .$ Если поле отлично от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь линий напряжённости. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение:
1) Изобразим схему силовых линий электрического поля: в области полости они представляют собой радиальные лучи, направленные от точечного заряда перпендикулярно к её границам; за пределами шара линии выходят от внешней поверхности по нормали и направляются радиально в бесконечность.

2) В толще проводящего материала напряжённость электрического поля равна $\overset{\rightarrow}{E} = 0 .$

3) Так как заряд q располагается точно в центре сферической полости, создаваемое им поле характеризуется центральной симметрией. Внутри свободного пространства оно идентично полю одиночного положительного заряда q > 0. Силовые линии падают перпендикулярно на внутреннюю стенку полости, на которой индуцируется и равномерно распределяется отрицательный заряд -q < 0.

4) Учитывая общую электронейтральность металлического тела, на его внешней границе возникает положительный заряд $q > 0 .$ Вследствие того, что в самом проводнике поле $\overset{\rightarrow}{E} = 0 ,$ а внешние объекты удалены на значительное расстояние, данный заряд распределяется по наружной поверхности равномерно. Внешнее поле системы эквивалентно полю точечного заряда q > 0, помещённого в центр сферы. Линии напряжённости начинаются на поверхности шара и уходят от него по нормали.

Источник: ФИПИ