Какова напряженность поля на расстоянии 0,02 м от центра сферы с радиусом 0,03 м и равномерно заряженной по поверхности

Физика: Напряженность электрического поля вблизи сферы

Объяснение:
Для решения этой задачи нам понадобится использовать формулу для напряженности электрического поля вблизи равномерно заряженной сферы. Формула имеет вид:

E = k * (Q / r^2),

где E - напряженность электрического поля, k - постоянная Кулона (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q - полный заряд сферы, r - расстояние от центра сферы до точки, в которой измеряется напряженность поля.

Для начала, нам нужно найти полный заряд сферы. Полный заряд можно найти, умножив поверхностную плотность заряда на площадь поверхности сферы:

Q = σ * A,
где Q - полный заряд сферы, σ - поверхностная плотность заряда, A - площадь поверхности сферы.

Площадь поверхности сферы можно найти, используя формулу:

A = 4 * π * r^2,
где A - площадь поверхности сферы, π - математическая константа, примерно равная 3,14, r - радиус сферы.

Таким образом, сначала находим площадь поверхности сферы:

A = 4 * π * (0,03 м)^2 = 0,036 * π м^2.

Затем находим полный заряд сферы:

Q = (2 * 10^(-8) Кл/м^2) * (0,036 * π м^2).

Теперь, используя найденный полный заряд и расстояние от центра сферы, можно найти напряженность электрического поля:

E = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * (Q / (0,02 м)^2).

Подставляем значения и рассчитываем:

E = (9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2) * ((2 * 10^(-8) Кл/м^2) * (0,036 * π м^2) / (0,02 м)^2).

Таким образом, напряженность поля на расстоянии 0,02 м от центра сферы будет равна найденному значению.

Демонстрация:
Дана сфера с радиусом 0,03 м, поверхностная плотность заряда которой равна 2·10^(-8) Кл/м^2. Найдите напряженность электрического поля на расстоянии 0,02 м от центра сферы.

Совет:
Чтобы лучше понять эту задачу, полезно вспомнить формулы для площади поверхности сферы и напряженности электрического поля. Работайте аккуратно с единицами измерения и используйте значения констант с правильной размерностью для получения верного ответа.

Задание для закрепления:
Сфера имеет радиус 0,02 м и поверхностную плотность заряда 3 * 10^(-8) Кл/м^2. Найдите напряженность электрического поля на расстоянии 0,03 м от центра сферы.

Тема занятия: Электростатика

Объяснение:

Напряженность электрического поля (E) - это векторная величина, которая характеризует силовое воздействие электрического поля на заряженные частицы. Для точечного заряда формула напряженности поля будет выглядеть как E = k * Q / r^2, где k - постоянная Кулона (k = 9 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q - заряд точечного заряда, r - расстояние от центра заряда.

В данной задаче у нас имеется заряженная сфера с радиусом R и поверхностной плотностью заряда σ. Для такой сферы мы можем использовать формулу E = k * σ, где k - постоянная Кулона, σ - поверхностная плотность заряда.

Таким образом, для решения данной задачи, мы будем использовать формулу E = k * σ.

Для начала найдем значение поверхностной плотности заряда (σ):
σ = Q / A,
где Q - заряд сферы, A - площадь поверхности сферы.
Q = σ * A.


Пример:
Дано:
Радиус сферы (R) = 0,03 м
Поверхностная плотность заряда (σ) = 2·10^(-8) Кл/м^2

Найдем заряд сферы (Q) с помощью формулы Q = σ * A:
Q = σ * 4πR^2,
где π - математическая константа (приближенное значение 3,14).

Площадь поверхности сферы A = 4πR^2.

Вычислим Q:
Q = (2·10^(-8)) * (4 * 3,14 * (0,03)^2).

Найдем напряженность электрического поля на расстоянии r = 0,02 м от центра сферы с помощью формулы E = k * σ:
E = k * σ,
где E - напряженность поля.

Подставим значения:
E = 9 * 10^9 * (2·10^(-8)).

Решив данное уравнение, мы найдем значение напряженности поля.

Совет:
Для более легкого понимания данного материала, рекомендуется ознакомиться с основными понятиями электростатики, такими как заряд, напряженность поля, закон Кулона и формулами для рассчета напряженности поля для различных геометрических фигур, таких как точечный заряд, проводник, сфера и другие.

Упражнение:
Найдите величину напряженности поля на расстоянии 0,05 м от центра сферы с радиусом 0,02 м и поверхностной плотностью заряда 5 * 10^(-9) Кл/м^2. Используйте формулу E = k * σ.