Решение до правки #14683 от , автор jzmicer. Это не текущая версия.

Условие

11.2.18∗. На поверхности длинного сплошного непроводящего цилиндра радиуса равномерно распределен заряд, поверхностная плотность которого .
Внешнее однородное магнитное поле индукции направлено вдоль оси цилиндра.
Определите угловую скорость вращения цилиндра после «выключения» внешнего поля. Плотность вещества цилиндра .

Решение

При "выключении" магнитного поля мы уменьшаем магнитный поток, что приводит к возникновению вихревого электрического поля . Из за этого возникает сила Лоренца , двигающая заряды на поверхности. Если бы цилиндр был проводящим, то по его поверхности при движении зарядов тёк бы ток. А наш непроводящий цилиндр движется вместе с зарядами.

Важно, что заряды при движении создают собственное магнитное поле, которым, например, в задаче мы принебрегали.

Цилиндр длинный, значит влиянием зарядов на торцах можно пренебречь.

Мысленно поделим цилиндр на диски толщиной . Рассчитаем основные характеристики такого диска:


Выделим на краю кольца элементарный заряд

Тогда если кольцо вращается с угловой скоростью то возникает ток

Полный заряд на краях кольца

Найдем вихревое электрическое поле


Суммарный момент сил Лоренца, действующих на кольцо, равен


Сократив все что можно, получаем

Теперь найдем собственное магнитное поле вращающегося цилиндра. Можно заметить, что он очень похож на соленоид, причем с бесконечным количеством очень маленьких витков.
Поэтому рассуждения будут аналогичными идеальному соленоиду: внутри поле однородно, снаружи отсутствует.
Согласно теореме о циркуляции


Тогда

С учётом этого перепишем 6:


И интегрируя все это

Ответ