Правка разделов «Условие», «Решение», «Ответ»

jzmicer правка от
правка #19242 предыдущая #19241 ← раньше
@@ -1,11 +1,49 @@
### Условие
−$6.5.8.$ [Вставьте условие задачи]
+$6.5.8^∗$
+$а.$ В центр равномерно заряженной полусферы, поверхностная плотность заряда которой $\sigma$, поместили заряд $q$. С какой силой этот заряд действует на полусферу? на половину полусферы $(1)$? на четвертую ее часть $(2)$? Определите напряженность электрического поля от этих частей сфер в ее центре.
+$б.$ Определите напряженность электрического поля в центре равномерно заряженного полушария радиуса $R$ с объемной плотностью заряда $\rho$.
+
+![|725x378, 60%](../../img/6.5.8/6.5.8.png)
+
### Решение
+Сразу:
+$$
+\vec F=q \vec E
+$$
+Поэтому достаточно найти или силу, или поле, и можно тривиально получить второе. Это полезно потому, что проще всего считать сразу именно силу, причем не со стороны поля участка сферы на заряд, а наоборот:
+$$
+\vec{dF}=\frac{q}{4\pi\varepsilon_0 R^2}\sigma\vec{dS}
+$$
+Для наших фигур интегрирование проекций даст суммарно в общем случае
+$$
+F=\frac{q\sigma}{4\pi\varepsilon_0 R^2}\sqrt{S_x^2+S_y^2+S_x^2}
+$$
+Теперь поместим начало координат в центр сферы, плоскость $xy$ по одному из разрезу, и после несложных расчётов получим (обозначим $S=\pi R^2$):
+$$
+F_1=\frac{q\sigma}{4\pi\varepsilon_0 R^2}\sqrt{0^2+0^2+S^2}=\frac{q\sigma}{4\varepsilon_0}
+$$
+$$
+F_2=\frac{q\sigma}{4\pi\varepsilon_0 R^2}\sqrt{0^2+(S/2)^2+(S/2)^2}=\frac{\sqrt{2}q\sigma}{8\varepsilon_0}
+$$
+$$
+F_3=\frac{q\sigma}{4\pi\varepsilon_0 R^2}\sqrt{(S/4)^2+(S/4)^2+(S/4)^2}=\frac{\sqrt{3}q\sigma}{16\varepsilon_0}
+$$
+Тут важно помнить, что проекция тут - не тень фигуры. Мы работаем с нормалями к поверхности. Несложно те же результаты получить интегрированием в сферической системе координат.
−1
+Решая $б$, воспользуемся результатом для полусферы. Разобьём полушар на концетрические полусферы толщиной $dR$
+$$
+E=\int_0^R \frac{\rho}{4\varepsilon_0}dR=\frac{R\rho}{4\varepsilon_0}
+$$
#### Ответ
−
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+$$
+a. \ F_1=\frac{q\sigma}{4\varepsilon_0}, \quad F_2=\frac{\sqrt{2}q\sigma}{8\varepsilon_0}, \quad F_3=\frac{\sqrt{3}q\sigma}{16\varepsilon_0}
+$$
+$$
+E_1=\frac{\sigma}{4\varepsilon_0}, \quad E_2=\frac{\sqrt{2}\sigma}{8\varepsilon_0}, \quad E_3=\frac{\sqrt{3}\sigma}{16\varepsilon_0}
+$$
+$$
+б. \ E=\frac{R\rho}{4\varepsilon_0}
+$$