The solution at revision #15391 of , by emixter. This is not the current version.

Условие

7.1.16. Две сферы радиуса имеют одинаковый заряд , распределенный равномерно по ее поверхности. Какую минимальную энергию нужно сообщить электрону на поверхности одной из сфер, чтобы он достиг второй сферы? Расстояние между центрами сфер .

Решение

Пусть электрон движеться вдоль оси , соединяющей центры сфер. Запишем функцию потенциала на этой оси (алгебраическая сумма потенциалов от двух равномерно заряженных сфер):

Значение потенциала на поверхностях сфер одинаков:

пов

Исследуем функцию на экстремум:


Это точка минимума , так как:

при

Значение в точке минимума:

мин

Потенциальная энергия электрона . Поскольку имеет минимум в середине, то имеет максимум в середине: электрон находится в потенциальной яме на поверхности сферы и чтобы перейти к другой сфере, надо дать энергию, чтобы подняться до максимума максмин. Затем электрон сможет попасть на вторую сферу.

Минимальная кинетическая энергия, которую нужно сообщить электрону в начале, чтобы в конце иметь нулевую скорость на второй сфере:

минминповповмин

Подставим:

минпри

Данную формулу можно преобразовать:

мин

Видно, что при получаем мин

Ответ

при
при