Решение на момент правки #18160 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

7.4.33. Внутри закрепленного проводящего незаряженного шара радиуса имеется сферическая полость радиуса , центр которой совпадает с центром шара. Какую минимальную скорость необходимо сообщить находящейся в центре частице массы , имеющей заряд , чтобы, пройдя через тонкий канал в шаре, она ушла на большое расстояние от него?

Решение

Разместим начало координат системы отсчёта в центре шара. Наша частица будет иметь координату . Поскольку частица имеет заряд , она будет индуцировать на внутренней поверхности полости заряд , а на внешней поверхности шара индуцируется заряд .

Потенциал в центре полости, создаваемый индуцированными зарядами:

инд

Электростатическая энергия взаимодействия заряда с проводником:

инд

В конечном состоянии индуцированные заряды на шаре исчезают, энергия взаимодействия равна нулю. Так как нас просят найти минимальную скорость, то на бесконечности скоорость частицы равна 0. Запишим закон сохранения энергии:


Отсюда:

Ответ