Решение на момент правки #20504 от , автор Valter. Это не текущая версия.

Условие

6.3.17∗. Внутри полости длинного незаряженного проводника, радиус которого , находится заряд . Проводник окружен цилиндрическим экраном радиуса . Длина проводника . Как зависит в средней части системы напряженность электрического поля вне полости от расстояния до оси этой системы?

К задаче $6.3.17$
К задаче

Решение

Рассмотрим среднюю часть системы. Так как длина проводников значительно превышает их радиусы (), краевыми эффектами на торцах цилиндров можно пренебречь. Система в средней части обладает осевой (цилиндрической) симметрией.

1. Внутри металла:
Напряженность поля внутри самого незаряженного проводника (в толще стенки) равна нулю. Заряд индуцирует на стенках полости заряд . По закону сохранения заряда, на внешней поверхности проводника (радиус ) появляется заряд .

2. Поле в зазоре ():
Заряд равномерно распределяется по внешней поверхности проводника радиуса на длине . Линейная плотность этого заряда равна .
Применим теорему Гаусса для коаксиальной цилиндрической поверхности радиуса (где ) и длины :

Отсюда напряженность поля в зазоре между проводником и экраном:

3. Поле снаружи экрана ():
Обратим внимание на рисунок к задаче: внешний цилиндрический экран радиуса имеет значок заземления. Заземленный экран имеет нулевой потенциал и полностью экранирует электрическое поле, индуцируя на своей внутренней поверхности заряд . Следовательно, поле вне системы полностью отсутствует:

Ответ

при ;
при (так как экран заземлен).