НПСФ 2011, Специална тема — Задача 1. Индуциран заряд върху сфери

Национално пролетно състезание по физика, Велико Търново, 26 февруари 2011 г. — Специална тема · 26 февруари 2011 г. · 10 т.

Условие

Част 1.

Две еднакви метални и незаредени сфери с радиус RR са свързани посредством прав, много тънък и дълъг проводник с дължина LL (L≫RL \gg R). Системата от двете сфери с проводника се поставя в хомогенно електрично поле с големина EE така, че посоката на полето да е успоредна на правия проводник, както е показано на Фигура 1а. Намерете:

а) Заряда, който се индуцира върху лявата сфера. [1,5т] [1,5 т.]

б) Заряда, който се индуцира върху дясната сфера. [1,5т] [1,5 т.]

в) Ако външното поле стане мигновено нула, то намерете времето, за което зарядът на сферите ще намалее ee - пъти ( e=2,7182818e = 2,7182818 е Неперовото число). Съпротивлението на проводника е rr. [2т] [2 т.]

Фигура 1а. Двете сфери и електричното поле.

Част 2.

Нека сега, вместо две, да имаме три последователно свързани сфери, центровете на които лежат на една права, която е успоредна на външното електрично поле EE, както е показано на Фигура 1б. Намерете:

г) Заряда, който се индуцира върху лявата сфера. [1т] [1 т.]

д) Заряда, който се индуцира върху дясната сфера. [1т] [1 т.]

е) Заряда, който се индуцира върху средната сфера. [1т] [1 т.]

Фигура 1б. Трите сфери, полето и двете разстояния L.

Част 3.

Нека сега имаме NN последователно свързани сфери, центровете на които лежат на една права, която е успоредна на външното електрично поле EE. Намерете:

ж) Заряда, който се индуцира върху крайните две сфери. [2т] [2 т.]

Упътване: при решаването на задачата пренебрегнете заряда, който се натрупва върху проводниците, свързващи сферите и считайте, че всяка една от сферите се зарежда хомогенно.

Решение


Оригинал в Архива: proletni_2011_STproblems.pdf · официални решения: proletni_2011_STsolutions.pdf · допълнителни данни: ST_spec.pdf