Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 20 № 1652
i

Ис­поль­зуя тео­ре­му Гаус­са, опре­де­ли­те на­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля вне и внут­ри рав­но­мер­но за­ря­жен­ной бес­ко­неч­ной пла­сти­ны тол­щи­ны h, если объ­ем­ная плот­ность за­ря­да в пла­сти­не равна \rho; на­ри­суй­те гра­фик за­ви­си­мо­сти на­пря­жен­но­сти элек­три­че­ско­го поля от рас­сто­я­ния до цен­траль­ной плос­ко­сти пла­сти­ны.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Вы­би­ра­ем ци­лин­дри­че­скую по­верх­ность, ко­то­рая вы­ре­за­ет из пла­сти­ны заряд объ­е­мом V=Sh (см. рис. левый). Заряд равен q=\rho Sh. По тео­ре­ме Гаус­са N= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: эп­си­лон _0 конец дроби \Sigma q.

Рас­смот­рим два слу­чая:

1)  внут­ри пла­сти­ны, то есть x мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: h, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . При этом N=ES; \Sigma q= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: эп­си­лон _0 конец дроби \rho S x. Тогда

ES= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: эп­си­лон _0 конец дроби \rho S x \Rightarrow E= дробь: чис­ли­тель: \rho x, зна­ме­на­тель: эп­си­лон _0 конец дроби ;

2)  вне пла­сти­ны, то есть x боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: h, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . В этом слу­чае

2ES= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: эп­си­лон _0 конец дроби \rho Sh\Rightarrow E= дробь: чис­ли­тель: \rho h, зна­ме­на­тель: 2 эп­си­лон _0 конец дроби .

Изоб­ра­зим это на гра­фи­ке (см. рис. пра­вый).

 

Ответ:E= дробь: чис­ли­тель: \rho x, зна­ме­на­тель: эп­си­лон _0 конец дроби при x мень­ше или равно дробь: чис­ли­тель: h, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби (x  — рас­сто­я­ние от цен­траль­ной плос­ко­сти пла­сти­ны); E= дробь: чис­ли­тель: \rho h, зна­ме­на­тель: 2 эп­си­лон _0 конец дроби при x боль­ше или равно дробь: чис­ли­тель: h, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби .

Источник: Са­вчен­ко О. Я. За­да­чи по фи­зи­ке, М.: «Наука», 1988 (№ 6.2.6 (е))