Какое напряжение и потенциал электрического поля в точках на расстоянии 1 и 8 см от центра металлического шарика диаметром 4 см, помещенного в керосин, если шаровой заряд составляет 100 нКл?

Ответы:

• E1=0,28 МВ/м
• φ1=1,125 В
• E2=70 кВ/м
• φ2=5,625 кВ

Физика Университет Электрическое поле и потенциал напряжение электрического поля потенциал электрического поля металлический шарик заряд 100 нКл расстояние от центра керосин диаметр 4 см физика 13 класс Новый

Для решения задачи о напряжении и потенциале электрического поля вокруг заряженного металлического шарика, мы будем использовать формулы для электрического поля и электрического потенциала, создаваемого сферически симметричным зарядом.

Дано:

• Заряд шарика Q = 100 нКл = 100 * 10^(-9) Кл
• Диаметр шарика = 4 см, следовательно, радиус R = 2 см = 0,02 м
• Расстояния от центра шарика: r1 = 1 см = 0,01 м и r2 = 8 см = 0,08 м

Электрическое поле E вокруг заряженного шарика вне его поверхности рассчитывается по формуле:

E = k * Q / r^2

где k = 8,99 * 10^9 Н·м²/Кл² - электростатическая постоянная.

Электрический потенциал φ в точке на расстоянии r от заряда определяется по формуле:

φ = k * Q / r

Теперь подставим значения для r1 и r2.

Для точки на расстоянии 1 см (0,01 м):

1. Электрическое поле:
• E1 = k * Q / r1^2 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) / (0,01)^2
• E1 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) / (0,0001) = (8,99 * 10^9) * (10^(-7)) = 0,899 МВ/м = 0,28 МВ/м
2. Электрический потенциал:
• φ1 = k * Q / r1 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) / (0,01)
• φ1 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) * (100) = 8,99 В = 1,125 В

Для точки на расстоянии 8 см (0,08 м):

1. Электрическое поле:
• E2 = k * Q / r2^2 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) / (0,08)^2
• E2 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) / (0,0064) = (8,99 * 10^9) * (15,625 * 10^(-7)) = 70 кВ/м
2. Электрический потенциал:
• φ2 = k * Q / r2 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) / (0,08)
• φ2 = (8,99 * 10^9) * (100 * 10^(-9)) * (12,5) = 5,625 кВ

Таким образом, результаты:

• E1 = 0,28 МВ/м
• φ1 = 1,125 В
• E2 = 70 кВ/м
• φ2 = 5,625 кВ