Электрическое поле проводящей сферы, содержащей заряд - заземленной и незаземленной

Предположим, у нас есть сфера, но в отличие от теоретических она будет иметь, скажем, некоторую толщину. Δ р и внутренний радиус р . Что меня интересовало, так это то, как он поведет себя, если мы поместим некоторый заряд д в центре? Как будет выглядеть поле и какова будет плотность заряда с обеих сторон. Когда он заземлен, а когда нет.

Моя попытка:

Когда он не заземлен, я думал, что снаружи, если мы создадим сферическую поверхность по Гауссу с р > р + Δ р тогда только зарядка д учитывать, чтобы он вел себя точно так же, как д по собственному смыслу Е "=" к д р 2 р ^ , и то же самое касается р < р . внутри оболочки он будет равен нулю, так как это проводящая поверхность, поэтому ф "=" с о н с т . На внутренней поверхности и внешней поверхности сумма всех зарядов должна быть д , д соответственно, поскольку они должны компенсировать друг друга, поэтому плотность будет о "=" д 4 π р 2 , д 4 π ( р + Δ р ) 2 .

Когда дело доходит до заземленной версии, я немного сбит с толку, так как не очень понимаю, в чем разница, кроме того факта, что первоначальная ф "=" 0 но электрический заряд все равно будет притягиваться к сфере от так что кажется, что нет никакой разницы, но я новичок, поэтому я не уверен, верен ли мой вывод или нет, и мне это кажется подозрительным, но я не могу указать на то, что по существу неправильно.

Вы говорите: «электрический заряд все равно будет притягиваться к сфере от ". - Но это свойство является новым в заземленном корпусе! Вы сами сказали, что в незаземленном корпусе чистый заряд должен быть равен нулю.

Ответы (2)

Думаю, у вас правильный подход к незаземленным. Для заземленного случая мы можем использовать теорему единственности, которая говорит, что при заданном распределении заряда и напряжении на границах существует только одно решение для напряжения. Заземленная сфера имеет В "=" 0 поверхность на р + дельта р и в бесконечности, и без заряда снаружи. Я могу решить это, положив В "=" 0 везде вне сферы нет электрического поля. Следовательно, в силу единственности это единственное решение и вне сферы нет электрического поля. Поскольку в проводнике также нет электрического поля, мы видим, что на внутренней поверхности должен быть индуцированный заряд, но не более того.

правильно, заряд (кстати, противоположного знака и той же величины, что и центральный заряд) будет только на внутренней поверхности.

Прежде всего, как сфера может иметь толщину г р . У вас должна быть сфера радиуса р себя (не вопрос г р если это не оболочка)?

Заряд Вопрос должен выходить и распределяться по внешней поверхности сферы только при ее проведении. То, что вы сделали для неосновного состояния, исправлено, за исключением того, что предположение о + д и д неправильно: это будет просто о "=" Вопрос 4 π ϵ р 2 . Помните, что поле внутри проводника равно 0 только. При заземлении весь заряд будет течь на землю, так как Земля находится на 0 потенциал и сфера будет почти полностью разряжена, о "=" 0 .

Собственно, обвинение Вопрос не выходит наружу и распределяется по поверхности сферы. Скорее, электроны на проводящем шаре аккумулируются на внутренней поверхности шара, так что возникает суммарный заряд Вопрос на внутренней поверхности. И из-за избытка электронов на внутренней поверхности внешняя поверхность имеет дефицит электронов, что приводит к + Вопрос заряжать. Когда вы заземлите сферу, электроны устремятся вверх от земли, чтобы компенсировать этот дефицит, и сфера будет иметь суммарный заряд Вопрос на нем с внешней поверхностью, свободной от заряда.
Это то, что я сказал, а также. Заряд на внешней поверхности 0 а заряд на внутренней поверхности Вопрос . Следовательно, чистый заряд на сфере есть сумма внутренних и внешних зарядов, т.е. Вопрос .