Изменение потенциальной электрической энергии после того, как сфера разделится на две части.

Проблема:

Рассмотрим равномерно заряженный шар радиусом р и заряжать Вопрос а затем они разделяются на две сферические половины одинакового объема и заряда, и обе стабилизируются. Определить изменение электростатической потенциальной энергии системы после разделения первой сферы жидкости на две другие, считая, что они разделены большим расстоянием.

(Я просто игнорирую «жидкость» в «сфере жидкости» и предполагаю, что это опечатка)

Что я думаю

В начале имеется только один заряд, поэтому электрическая потенциальная энергия (это то же самое, что и электростатическая потенциальная энергия?) равна нулю. Это потому, что нам нужно как минимум два заряда, чтобы говорить о потенциальной энергии.

После разделения на две сферы мы можем использовать формулу:

U ф "=" 1 4 π ε о Вопрос 2 Вопрос 2 л 0
где л это расстояние между двумя сферическими половинками. Электрический потенциал должен быть равен нулю, потому что расстояние — это «большое расстояние». Наконец, изменение электростатического потенциала равно нулю, потому что оно равно нулю в начале и равно нулю в конце.

Вопросы

Я не использовал радиус р и проблема кажется слишком тривиальной. Такое чувство, что я не совсем понимаю, что происходит, и что-то упускаю. Кроме того, отличается ли как-то решение, если мы разделим сферу на две половины сферы (две полусферы), а не на две сферические половины, как сказано в задаче?

Равномерно заряженная сфера не является единым зарядом. Там потенциальная энергия.
@evaristegd: я не уверен, что подразумевается под «стабилизировать», может ли форма однородно заряженного материала свободно изменяться и принимать наиболее стабильное положение, отсюда и слово «жидкость»? Разница в электростатической потенциальной энергии есть разница в работе, необходимой для сборки начальной и конечной конфигураций.
@ user7777777 : FWIW, в оригинальной версии на испанском языке говорится: «ambas [mitades esféricas] llegan a eстабилизировать». Ваше объяснение о «жидкой» части тоже имеет смысл для меня. Кроме того, проблема была частью теста E&M для второкурсников.
@ user58697, спасибо. Я немного погуглил и нашел это об энергии объема заряженной сферы . Вы считаете этот источник надежным? Я думаю, что проблема в этом посте касается сферической оболочки (сферы). Как вы думаете, я могу применить методы, используемые в PDF, но для сферической оболочки?
Ракушек нет. Вы начинаете со сферической капли жидкости, равномерно заряженной (объемная плотность заряда), и в конце у вас есть две сферические капли жидкости, каждая из которых получает половину заряда. Для решения задачи необходимо знать потенциальную энергию равномерно заряженного шара.

Ответы (1)

Изначально имеем равномерно заряженный шар с полным зарядом Вопрос . В конце концов, мы получаем две равномерно заряженные сферы, каждая из которых имеет половину объема и заряда исходной, разделенные бесконечным расстоянием.

Поскольку вы уже упомянули, что заряд, хранящийся в равномерно заряженной сфере, равен

1 4 π ϵ 0 3 Вопрос 2 5 р
мы можем легко вычислить изменение энергии.

Спасибо! Вы имели в виду «сохраненную потенциальную энергию», верно?
@evaristegd: Да, верно.