При чтении книги по основам электродинамики (в разделе об электростатике) я столкнулся со следующей проблемой:
Бесконечная плоская плита толщиной , несет равномерную плотность объемного заряда . Найдите электрическое поле как функцию , где в центре.
плита параллельна - плоскости и, таким образом, перпендикулярно -ось, заключенная между и но бесконечно проникая в и направления.
В книге, которую я читаю, используется закон Гаусса (используется «дот Гаусса», вращающийся вокруг -axis), но меня немного смутил используемый ими метод, и при решении задачи я подумал так:
Если мы поместим пробный заряд на -ось в , то на заряд действует положительная сила (направленная положительным направлении) за счет объемного заряда за ним (от к ) и испытывает отрицательную силу (отталкивается назад) за счет объемного заряда перед собой (от к ). Таким образом, для , электрическое поле будет полным полем, состоящим из множества бесконечно тонких заряженных плоскостей позади пробного заряда, за вычетом поля, состоящего из множества бесконечно тонких заряженных мест перед пробным зарядом, или:
Поскольку величина поля бесконечно малой бесконечной плоскости равна и в этом случае .
Это, по сути, ответ, который дает книга. Был ли мой мыслительный процесс неверным? То есть объем заряда действительно может "толкать" как если бы это был точечный заряд? Я не был слишком уверен, верна ли моя логика и могу ли я положиться на эту идею в будущем.
Если моя интуиция неверна, может кто-нибудь объяснить, как можно использовать закон Гаусса в этой задаче?
Поскольку в этой задаче вы можете использовать симметрию (инвариантность при переносе вдоль направлений, охваченных плитой), легче вычислить электрическое поле, разумно используя теорему Гаусса. Как говорится в вашей книге, это довольно стандартный метод, который используется, например, для бесконечной плоскости, бесконечных цилиндров (коаксиальных кабелей) и т. д. Идея состоит в том, что вследствие этой трансляционной симметрии электрическое поле при каждая точка имеет составляющую только вдоль направления, перпендикулярного плите. При этом электрическое поле, фигурирующее в законе Гаусса, является полным . Со всеми этими подсказками теперь вы сможете решить свою проблему.
Пример 7 на этом сайте точно такой же, как ваша проблема http://physicspages.com/2011/10/04/gausss-law-examples/
Я хотел бы здесь кое-что прояснить. Величина поля бесконечно малой бесконечной плоскости равна . Мы используем здесь нет потому что указывают на плоскую плотность заряда, так как плоскость очень тонкая. Это отличается от того, что в вашей задаче, где плоскость имеет толщину, поэтому ответ, который дал ваша книга, правильный. И объемный заряд не «толкает», как если бы это был точечный заряд, потому что объемный заряд содержит бесконечный точечный заряд.
тройник
Феникс87