Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

emixter edited
revision #20824 parent #20823 ← older
@@ -1,11 +1,29 @@
### Условие
−$8.2.19.$ [Вставьте условие задачи]
+$8.2.19.$ На медные электроды, погруженные в большой сосуд с подсоленной водой, подается постоянное напряжение. С помощью зонда, подсоединенного к высокоомному вольтметру, можно получить «карту» эквипотенциалей. Как по данным этой карты определить направление линий тока и плотность тока?Почему электрическое поле в воде такое же, как и для электродов в вакууме при том же напряжении между ними?
### Решение
−asd
+Линии тока всегда направлены перпендикулярно эквипотенциальным линиям в сторону уменьшения потенциала: от электрода с большим потенциалом к электроду с меньшим. Это следует из связи напряженности поля с градиентом потенциала $\vec E=-\vec \nabla \varphi$ и закона Ома в дифференциальной форме $\vec j=\sigma\vec E$
+Модуль плотности тока определяется густотой расположения эквипотенциалей. Для двух близких линий с разностью потенциалов $\Delta \varphi$, измерив кратчайшее расстояние между ними $\Delta n$ по нормали, находим:
+
+$$j\approx \sigma\frac{\Delta\varphi}{\Delta n}$$
+
+Где линии на карте расположены ближе друг к другу, там напряженность поля и плотность тока выше.
+
+Причина совпадения полей в воде и вакууме объясняется электростатической аналогией между задачей стационарной проводимости и электростатической задачей в вакууме.
+
+В установившемся режиме постоянного тока в однородной проводящей воде $\sigma=\text{const}$ нет накопления объемных зарядов, поэтому из закона сохранения заряда $\nabla\cdot\vec j=0$ следует уравнение Лапласа:
+
+$$\vec j=\sigma\vec E\Rightarrow \nabla\cdot \vec j=\sigma\nabla \vec E\Rightarrow 0=\nabla \cdot (-\nabla \varphi)\Rightarrow \nabla ^{2}\varphi=0$$
+
+В вакууме между электродами объемный заряд также равен нулю, и поле описывается точно таким же уравнением Лапласа.
+
+Поскольку медные электроды обладают огромной проводимостью, их поверхности эквипотенциальны. При одинаковом напряжении граничные условия для уравнений в воде и в вакууме совпадают.
+
+Согласно теореме единственности, одинаковые уравнения при одинаковых граничных условиях дают идентичные распределения потенциала $\varphi(x,y,z)$ и конфигурации линий поля.
+
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+Причина совпадения полей в воде и вакууме объясняется электростатической аналогией между задачей стационарной проводимости и электростатической задачей в вакууме.