„Elektrosztatika példák - Egyenletesen töltött gömbtérfogat árnyékolással elektromos tere” változatai közötti eltérés
A Fizipedia wikiből
(→Megoldás) |
|||
8. sor: | 8. sor: | ||
}} | }} | ||
== Feladat == | == Feladat == | ||
− | </noinclude><wlatex>#Egy $R_{1}$ sugarú gömben egyenletes $\rho$ térfogati töltéssűrűség van. Ezt egy $R_{2}$ sugarú földelt fémgömb veszi körül koncentrikus elrendezésben.<br>'''a)''' Határozzuk meg, a térerősséget a gömb középpontjától mért távolság függvényében, a gömbön belül és kívül!<br>'''b)''' Mekkora felületi töltéssűrűség alakul ki a földelt | + | </noinclude><wlatex>#Egy $R_{1}$ sugarú gömben egyenletes $\rho$ térfogati töltéssűrűség van. Ezt egy $R_{2}$ sugarú földelt fémgömb veszi körül koncentrikus elrendezésben.<br>'''a)''' Határozzuk meg, a térerősséget a gömb középpontjától mért távolság függvényében, a gömbön belül és kívül!<br>'''b)''' Mekkora felületi töltéssűrűség alakul ki a földelt gömbhéj belső felületén?</wlatex><includeonly><wlatex>{{Útmutatás|content=Használjuk a Gauss tételt a különböző térrészekre!}} {{Végeredmény|content=Ha $r<R_{1}$:$$\vec{E}=\frac{\rho\cdot r}{\epsilon_{0}\cdot 3}\cdot\vec{e_{r}}$$ Ha $R_{1}<r<R_{2}$:: $$\vec{E}=\frac{\rho\cdot R^{3}}{\epsilon_{0}\cdot 3\cdot r^{2}}\cdot\vec{e_{r}}$$ Ha pedig $r>R_{2}$: $$\vec{E}=0$$}} |
</wlatex></includeonly><noinclude> | </wlatex></includeonly><noinclude> | ||
== Megoldás == | == Megoldás == | ||
<wlatex> | <wlatex> | ||
+ | [[Kép:KFGY2-1-10_a.png|none|400px]] | ||
+ | |||
'''a)''' | '''a)''' | ||
− | |||
A gömb terét Gauss-törvénnyel határozzuk meg az előző feladatban alkalmazott módszerrel. | A gömb terét Gauss-törvénnyel határozzuk meg az előző feladatban alkalmazott módszerrel. | ||
29. sor: | 30. sor: | ||
$$\vec{E}\cdot 4\cdot r^{2}\cdot\pi = 0$$ | $$\vec{E}\cdot 4\cdot r^{2}\cdot\pi = 0$$ | ||
$$\vec{E}=0$$ | $$\vec{E}=0$$ | ||
− | Mivel a | + | Mivel a megosztás következtében gömbhéj belső felületén jelenik meg ugyanakkora ellentétes előjelű töltés., mint amilyen amekkora az $R_{1}$ sugarú gömb töltése. |
+ | |||
+ | A megosztás következtében gömbhéj belső felületén jelenik meg ugyanakkora ellentétes előjelű töltés. | ||
Ezt ábrázolva: | Ezt ábrázolva: | ||
36. sor: | 39. sor: | ||
'''b)''' | '''b)''' | ||
− | Mivel a földelt | + | Mivel a földelt gömbhéj belső felületén lévő töltés abszolút értéke megegyezik az $R_{1}$ sugarú gömbön található töltés abszolútértékével, viszont előjele azzal ellentétes.Ezért |
$$-4\cdot\pi\cdot R_{2}^{2}\cdot\omega = \frac{4}{3}\cdot R_{1}^{3}\cdot\pi\cdot\rho$$ | $$-4\cdot\pi\cdot R_{2}^{2}\cdot\omega = \frac{4}{3}\cdot R_{1}^{3}\cdot\pi\cdot\rho$$ | ||
Amiből: | Amiből: |
A lap 2013. szeptember 19., 18:08-kori változata
Feladat
- Egy sugarú gömben egyenletes térfogati töltéssűrűség van. Ezt egy sugarú földelt fémgömb veszi körül koncentrikus elrendezésben.
a) Határozzuk meg, a térerősséget a gömb középpontjától mért távolság függvényében, a gömbön belül és kívül!
b) Mekkora felületi töltéssűrűség alakul ki a földelt gömbhéj belső felületén?
Megoldás
a)
A gömb terét Gauss-törvénnyel határozzuk meg az előző feladatban alkalmazott módszerrel. A Gauss-felület egy sugarú gömb, mely koncentrikus a töltéselrendezéssel. Ezek alapján a Gauss-tétel:
Ami ha :
Ha ::
Ha pedig :
Mivel a megosztás következtében gömbhéj belső felületén jelenik meg ugyanakkora ellentétes előjelű töltés., mint amilyen amekkora az sugarú gömb töltése.
A megosztás következtében gömbhéj belső felületén jelenik meg ugyanakkora ellentétes előjelű töltés. Ezt ábrázolva:
b)
Mivel a földelt gömbhéj belső felületén lévő töltés abszolút értéke megegyezik az sugarú gömbön található töltés abszolútértékével, viszont előjele azzal ellentétes.Ezért
Amiből: