Решение на момент правки #13431 от , автор Shrodinger_cat. Это не текущая версия.

Условие

6.5.18∗. Определите энергию электрического поля равномерно заряженного
шара радиуса . Полный заряд шара .

Решение

Для нахождения энергии поля равномерно заряженного шара нам нужно сложить энергии поля внутри и снаружи шара:

Для нахождения энергии поля воспользуемся объёмной плотностью энергии:

Найдём ждя начала энергию поля внутри шара. Напряжёность поля равна по теореме Гаусса:

Подставим напряжёность в выражение для энергии, зная , и проинтегрируем от до :

Зная, что , получим:

Аналогично найдём энергию для поля снаружи, зная, что напряжёность поля вне шара равна:

Проинтегрируя выражение для энергии от до , получим:

И энергия поля будет равна:

Ответ