Физика. Электродинамика. Решить задачу Полубесконечный цилиндр радиуса R заряжен неравномерно с объёмной плотностью ро=a*r*cos(2*фи), где а-постоянная, r и фи - цилиндрические координаты. Найти напряженность ( модуль и направление) эл. поля в центре торца цилиндра.
Для нахождения напряженности электрического поля в центре торца цилиндра можно воспользоваться уравнением Гаусса. Нам известна плотность заряда внутри цилиндра, поэтому можем найти полное заряд Q, заключенный внутри полубесконечного цилиндра:
Q = ∫∫∫ ro dV,
где ro=arcos2∗фи2*фи2∗фи, dV - элемент объема.
Так как заряд неравномерно распределен, используем цилиндрические координаты:
Q = ∫∫∫ arcos2∗фи2*фи2∗фи r dr dфи dz,
где интегрирование производится по всем значениям радиуса, угла и высоты цилиндра.
После выполнения указанных интегралов найдем полное значение заряда Q.
Теперь можем применить теорему Гаусса, чтобы найти напряженность электрического поля в центре торца цилиндра. Согласно теореме Гаусса, поток вектора напряженности электрического поля через любую поверхность, ограничивающую объем заряда, равен Q/ε₀, где ε₀ - абсолютная диэлектрическая проницаемость.
Таким образом, получаем, что модуль напряженности электрического поля в центре торца цилиндра равен E = Q/2<em>π</em>R∗ε02<em>π</em>R*ε₀2<em>π</em>R∗ε0. Направление электрического поля будет радиальным, направленным от центра цилиндра.
Для нахождения напряженности электрического поля в центре торца цилиндра можно воспользоваться уравнением Гаусса. Нам известна плотность заряда внутри цилиндра, поэтому можем найти полное заряд Q, заключенный внутри полубесконечного цилиндра:
Q = ∫∫∫ ro dV,
где ro=arcos2∗фи2*фи2∗фи, dV - элемент объема.
Так как заряд неравномерно распределен, используем цилиндрические координаты:
Q = ∫∫∫ arcos2∗фи2*фи2∗фи r dr dфи dz,
где интегрирование производится по всем значениям радиуса, угла и высоты цилиндра.
После выполнения указанных интегралов найдем полное значение заряда Q.
Теперь можем применить теорему Гаусса, чтобы найти напряженность электрического поля в центре торца цилиндра. Согласно теореме Гаусса, поток вектора напряженности электрического поля через любую поверхность, ограничивающую объем заряда, равен Q/ε₀, где ε₀ - абсолютная диэлектрическая проницаемость.
Таким образом, получаем, что модуль напряженности электрического поля в центре торца цилиндра равен E = Q/2<em>π</em>R∗ε02<em>π</em>R*ε₀2<em>π</em>R∗ε0 . Направление электрического поля будет радиальным, направленным от центра цилиндра.