Поле в центре куба с положительно и отрицательно заряженными гранями [дубликат]

Я хотел бы поделиться интересной физической задачей с сообществом Physics SE, которую я нашел в Российской олимпиаде по физике (без решения)

Изолирующий полый куб с длиной ребра л имеет шесть заряженных граней - три смежные грани (с общей вершиной) имеют одинаковую плотность заряда + о а остальные три грани имеют равномерную плотность заряда о . Найдите электрическое поле в центре куба.

Я пытался подойти к этому несколькими способами, то есть используя прямое интегрирование и закон Гаусса. Тем не менее, я чувствую, что могут быть другие методы и идеи для решения проблемы - обсуждение того же поможет нам узнать больше.

Если бы размеры куба были пренебрежимо малы, мы, вероятно, могли бы аппроксимировать поле как поле между противоположно заряженными пластинами конденсатора и найти результирующее поле в центре. Эта задача отличается тем, что здесь не упоминается ничего, что могло бы позволить нам работать с приближениями.

Я думаю, что эту проблему стоит задать и обсудить на Physics SE, потому что:

  1. Он не совсем конкретен, он относится к гораздо более широкому вопросу, например, как найти поля в случаях, когда невозможно выполнить аппроксимацию бесконечных пластин. Я считаю, что такие процедуры являются математически строгими , с которыми я, возможно, не знаком, и хотел бы узнать, как это делается.

  2. Если мы приходим к решению, то можно положить L→0, и ответ должен сводиться к тому, который найден с помощью приближения бесконечных пластин (аналогия с конденсатором). Это обеспечит большую концептуальную ясность, так как гораздо лучше наблюдать, как довольно общий результат сводится к приближенному, чем принимать последний в первую очередь - это помогло бы мне понять, насколько мы точны при работе с приближением.

PS Наверное, почему-то задали поле в центре куба - симметрия , по-моему. Однако я не понимаю, как использовать эту симметрию для достижения желаемого результата. Пожалуйста помоги.

Спасибо!

Не могли бы вы предоставить ссылку на вопрос, где мы можем убедиться, что это не текущий вопрос олимпиады? Прошу прощения, что вынужден задать этот вопрос, я точно ни в чем не ставлю вас под сомнение, но это следует проверить.
У меня нет ссылки, просто нашел несколько обрывков старой, изношенной бумаги, когда убирался в своей комнате. Вот где я нашел это.
Да, это связано, но оно не отвечает на все части вопроса, оно касается только математической строгости, а не физической элегантности (или закона Гаусса, если уж на то пошло).
Спасибо, что указали на возможность, но тот факт, что это не дубликат, уже обсуждался в разделе комментариев.
В нем рассказывается, как сделать расчет для одного лица. Повторите 6 раз, чтобы получить общее количество. Это не сайт для решения проблем, поэтому запросы на элегантные методы неуместны. Откуда вы знаете, что это не было задуманным решением? Центр куба находится на оси всех 6 граней. Это делает расчет проще, чем для любой точки вне центра.
@sammy gerbil, я понимаю, что вы пытаетесь сказать, однако то, что вы делаете, только затормозит дальнейшее обсуждение вопроса и помешает сообществу обсудить другие возможности. Правильный вопрос — это тот, который я должен задать вам: «Откуда вы знаете, что это предполагаемое решение?» В конце концов, предположение, что это предполагаемое решение, бесполезно, в то время как поиск большего и изучение всегда приносит пользу.
Это не дискуссионный сайт. Ожидается, что вопросы будут иметь один определенный ответ, а не много одинаково правильных ответов. Если вы хотите обсудить проблемы, вы должны опубликовать сообщение в чате, например, Стратегии решения проблем или hBar .
@sammygerbil Нет, должен быть простой элементарный способ сделать это. Это не тот вопрос.
Когда вы пишете, вы близки к решению ... мы, вероятно, могли бы аппроксимировать поле как поле между противоположно заряженными пластинами конденсатора и найти чистое поле в центре.

Ответы (1)

Если вы проведете линию от вершины со сторонами, несущими положительный заряд, к противоположной вершине со сторонами, несущими все отрицательные заряды, она пройдет через центр куба. Теперь вы можете вращать свой куб вдоль этой оси и это не должно влиять на величину электрического поля в центре куба. Теперь вы можете нарисовать тонкий цилиндр вдоль этой линии и применить закон Гаусса.