Як визначити інтенсивність електричного поля, створеного провідною сферою у воді (де ε = 81), близько до її поверхні?

Тема урока: Визначення інтенсивності електричного поля провідною сферою в воді

Пояснение: Щоб визначити інтенсивність електричного поля (Е) провідної сфери у воді, можна скористатися теоремою Гаусса. Згідно з цією теоремою, потік електричного поля крізь будь-яку замкнену поверхню дорівнює електричному заряду всередині цієї поверхні, поділеному на електричну проникність середовища (ε). Для провідних тіл, таких як сфера, електричне поле знаходиться тільки на зовнішній поверхні, що означає, що потік електричного поля крізь будь-яку замкнену поверхню, що охоплює сферу, дорівнює заряду на сфері, поділеному на ε.

Для цієї задачі, ми знаємо радіус сфери (r = 5 см) та її заряд (Q = 1 нКл), а також значення електричної проникності води (ε = 81). Ми можемо використовувати теорему Гаусса, щоб визначити інтенсивність електричного поля.

За теоремою Гаусса, потік електричного поля крізь замкнену поверхню (Φ) визначається наступною формулою:
Φ = Q / ε

Де:
Φ - потік електричного поля через поверхню,
Q - заряд сфери,
ε - електрична проникність середовища.

Проставляючи дані в формулу, ми отримаємо значення інтенсивності електричного поля поблизу поверхні провідної сфери в воді.

Дополнительный материал:
Q = 1 нКл, ε = 81
Радіус сфери r = 0.05 м
Знайти інтенсивність електричного поля (Е).

За формулою Гаусса:
Φ = Q / ε

Підставляємо значення:
Φ = (1 нКл) / 81 = 0.012345679 дин/Кл

Таким чином, інтенсивність електричного поля поблизу поверхні провідної сфери в воді становить 0.012345679 дин/Кл.

Совет: Для легшого розуміння і вирішення подібних задач, варто виявити, які фізичні величини вам надані і які з них ви можете застосувати до теореми Гаусса. Завжди звертайте увагу на одиниці вимірювання усіх величин та перевіряйте, чи вони сумісні. Зокрема, у цій задачі, переведіть дані про радіус сфери з сантиметрів у метри, щоб гарантувати, що всі величини мають одну та саму одиницю. Також ретельно перевірте, яка електрична проникність (ε) використовується для середовища, в якому розглядається задача.

Практика: Яка інтенсивність електричного поля біля поверхні провідної сфери зі зарядом 2 мкКл і радіусом 10 см? Значення електричної проникності ε = 100.