Решение на момент правки #22231 от , автор igor. Это не текущая версия.

Условие

6.1.18∗. Чему равна напряженность электрического поля равномерно заряженной нити длины на прямой, которая является продолжением нити, на расстоянии от ближайшего ее конца? Заряд единицы длины нити .

Решение

Для решения данной задачи необходимо знать основы дифференциально-интегрального исчисления (или формулу площади под графиком квадратичной гиперболы). Малый участок нити, находящийся на расстоянии a от исследуемой точки и имеющий длину , имеет заряд и создаёт в точке напряжённость

Проинтегрируем по всей длине нити:

Упрощаем:

Альтернативное решение

Элемент нити длиной и зарядом на расстоянии от заданной точки создает в заданной точке напряженность

Метод аналогии. Суммирование элементарных напряженностей по написанной формуле (см. и графики) идентично суммированию элементов путей на соответствующих элементах времени , если делаем переобозначение и :

и у нас как бы зависимость скорости от времени .

Переписав по производной пути

находим сам путь, подобрав функцию, дающую такую же производную. Получаем

где есть константа, на которую отличается любая подходящая функция (говорят, константа интегрирования). Такой переход от производной функции к самой функции фактически называюется интегрированием.

Константу находим, считая, что при имеем . То есть .

Отсюда после упрощения

или по обратному переобозначению с

Ответ