A. Определить емкость каждого из шаров. B. Определить потенциал точки на поверхности шара и потенциал точки

Тема вопроса: Электростатика

Инструкция:
A. Чтобы определить емкость каждого из шаров, необходимо знать их радиусы и материал, из которого они сделаны. Емкость шара определяется формулой C = 4πε₀r, где С - емкость шара, ε₀ - электрическая постоянная (ε₀ ≈ 8.85 x 10⁻¹² Ф/м), r - радиус шара. Подставьте известные значения радиусов шаров в эту формулу, чтобы найти их емкость.

B. Чтобы определить потенциал точки на поверхности шара и потенциал точки, находящейся на расстоянии, равном половине радиуса, от центра шара, необходимо знать заряд шара и расстояние от точки до центра шара. Потенциал точки на поверхности шара определяется формулой V = kQ/r, где V - потенциал, k - постоянная Кулона (k ≈ 9 x 10⁹ Н·м²/Кл²), Q - заряд шара, r - расстояние от центра шара до точки. Потенциал точки на расстоянии, равном половине радиуса, от центра шара будет равен V/2, где V - потенциал точки на поверхности шара.

C. После соединения шаров тонкими проводами произойдет перераспределение зарядов. Заряды равномерно распределятся между шарами до тех пор, пока потенциалы обоих шаров не станут одинаковыми. Это происходит из-за стремления системы к состоянию минимальной энергии. Заряды перемещаются по проводам до тех пор, пока разность потенциалов между шарами не станет равной нулю. После этого система достигает равновесия и заряды больше не перемещаются.

Пример:

Задача: Два шара радиусом 5 см и 10 см имеют заряды 3 мКл и -4 мКл соответственно. Определите:
A. Емкость каждого из шаров.
B. Потенциал точки на поверхности каждого из шаров и потенциал точки, находящейся на расстоянии 2.5 см от центра каждого шара.
C. Как произойдет перераспределение зарядов после их соединения тонкими проводами?

Совет:
Чтобы лучше понять электростатику, ознакомьтесь с основными законами Кулона, формулами для расчета емкости и потенциала, а также с концепцией перераспределения зарядов после соединения проводами. Попробуйте решить несколько примеров, чтобы закрепить полученные знания.

Закрепляющее упражнение:
В вакууме сферический шар имеет радиус 8 см и заряд 6 μКл. Определите его емкость и потенциал на поверхности шара.