Недавно мне задали вопрос, который звучал примерно так:
Сферический проводник подвешен внутри полой проводящей оболочки. Оболочка несет полный заряд, в то время как сфера несет полный заряд . Постройте график величины электрического поля по радиусу, проходящему от центра заряженной сферы.
Моя (казалось бы неверная) логика выглядела примерно так. Электрическое поле внутри проводящей сферы равно (электрическое поле внутри любого проводника при электростатическом равновесии обязательно ).
Тогда между внешней поверхностью шара и внутренней поверхностью оболочки электрическое поле будет вести себя аналогично точечному заряду.
Затем электрическое поле возвращается к нулю внутри проводящей оболочки.
Наконец, вне оболочки он снова ведет себя подобно точечному заряду.
Графически примерно так:
Я пытаюсь понять, где именно я ошибся. Есть несколько вещей, которые мне не совсем ясны.
В , как будет вести себя электрическое поле вблизи поверхности шара? Будет ли он просто стремиться к бесконечности? Далее в проводящей оболочке будет происходить наведенная зарядовая поляризация. Поэтому будет начисление на внешней поверхности сферы, а заряд на внутренней поверхности оболочки. Приведет ли это к «конденсаторному» поведению (я думаю, что нет, используя закон Гаусса, но я вполне могу ошибаться)?
В , есть заряд на внешней поверхности проводящей оболочки. Тогда мне кажется, что поведение здесь будет идентично поведению электрического поля между сферой и оболочкой, за исключением того, что оно будет продолжаться вдоль радиальной оси до бесконечности. Более того, мы можем найти это с помощью закона Гаусса (вложенный заряд не изменился). Верна ли моя интуиция?
Электрическое поле вблизи поверхности:
Слоевая плотность заряда на сферической поверхности
Индуцированный заряд диполярного слоя:
Да. Вы можете рассмотреть диполярный слой между двумя поверхностями оболочки. Электрическое поле, индуцированное диполярным слоем, компенсирует электрическое поле от заряда в сфере. Эти два поля аннулируются, что приводит к нулевому полю внутри оболочки.
Поле вне оболочки
Таким образом, вы можете применить закон Гаусса в радиусе вне оболочки. Интенсивность поля.
На вашем рисунке электрическое поле не продолжается.