Найти потенциал проводящего шара радиусом 1 м, если на расстоянии 2 м от его поверхности потенциал электрического поля равен 20 В. 1)40 В 2)60 В 3)80 В 4)30 В
Для решения данной задачи воспользуемся формулой для потенциала проводящего шара:
V = k * Q / r,
где V - потенциал, k - постоянная Кулона (8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2), Q - заряд проводящего шара, r - расстояние от центра проводящего шара.
Так как на расстоянии 2 м от поверхности шара потенциал поля равен 20 В, то потенциал внутри шара равен 20 В + потенциал на поверхности шара:
V = 20 В + k * Q / 1 м.
Также, учитывая, что потенциал на бесконечности равен нулю (т.е. V = 0, когда r -> бесконечности), решаем уравнение:
20 В + k Q = 0, k Q = -20 В, Q = -20 В / k.
Подставляя значение постоянной Кулона k = 8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2, получаем:
Q = -20 В / (8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2) ≈ -2,23 * 10^-9 Кл.
Далее, используем формулу для потенциала проводящего шара с уже найденным значением заряда Q:
V = k Q / r, V = 8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2 (-2,23 * 10^-9 Кл) / 1 м, V ≈ -20 В.
Таким образом, потенциал проводящего шара радиусом 1 м равен приблизительно -20 В. Данного значения нет в предложенных вариантах ответа, т.к. ответ должен быть положительным. Возможно, в вариантах ответа была допущена ошибка.
Для решения данной задачи воспользуемся формулой для потенциала проводящего шара:
V = k * Q / r,
где V - потенциал, k - постоянная Кулона (8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2), Q - заряд проводящего шара, r - расстояние от центра проводящего шара.
Так как на расстоянии 2 м от поверхности шара потенциал поля равен 20 В, то потенциал внутри шара равен 20 В + потенциал на поверхности шара:
V = 20 В + k * Q / 1 м.
Также, учитывая, что потенциал на бесконечности равен нулю (т.е. V = 0, когда r -> бесконечности), решаем уравнение:
20 В + k Q = 0,
k Q = -20 В,
Q = -20 В / k.
Подставляя значение постоянной Кулона k = 8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2, получаем:
Q = -20 В / (8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2) ≈ -2,23 * 10^-9 Кл.
Далее, используем формулу для потенциала проводящего шара с уже найденным значением заряда Q:
V = k Q / r,
V = 8,99 10^9 Н м^2 / Кл^2 (-2,23 * 10^-9 Кл) / 1 м,
V ≈ -20 В.
Таким образом, потенциал проводящего шара радиусом 1 м равен приблизительно -20 В. Данного значения нет в предложенных вариантах ответа, т.к. ответ должен быть положительным. Возможно, в вариантах ответа была допущена ошибка.