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[Risolto] Quesito di fisica

  

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E' data una sfera di raggio $\mathrm{R}=10 \mathrm{~cm}$ uniformemente carica nel volume, con densità $\rho=240 \mu \mathrm{C} / \mathrm{m}^3, \mathrm{c}$ un piano indefinito uniformemente carico con densità $a=-2.5 \mu \mathrm{C} / \mathrm{m}^2$, posto a distanza d-OM $-50 \mathrm{~cm}$ dal centro della sfera. E fissato un sistema di riferimento cartesiano con origine $\mathrm{O}$ nel centro della sfera, asse $\mathrm{x}$ perpendicolare al piano $\mathrm{e}$ rimanenti assi definiti come in figura.
Si determini il campo elettrostatico $\mathbf{E}$ (in modulo, direzione e verso) sull'asse $x$, in funzione della distanza dal centro della sfera, nell'intervallo compreso tra $\mathrm{O}$ e M e se ne riporti il grafico del modulo Utilizzando i dati numerici dati, si calcoli la differenza di potenziale tra i punti N e M.
$$
\left\lceil\epsilon_0=8.85 \cdot 10^{-12} \frac{\mathrm{C}^2}{\mathrm{~N} \mathrm{~m}^2}\right]
$$

image
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1

Campo lamina E1 = σ /(2εo), per il teorema si Gauss;

E1 = - 2,5 * 10^-6 / (2 * 8,85 * 10^-12) = 1,41 * 10^5 N/C; verso la lamina;

Campo interno della sfera carica E2:

Q interna = 4/3 π r^3 * ρ; r > R = 0,1 m

E interno = 1/(4πεo) * [4/3 π r^3 * ρ / r^2];

E interno = ρ r / (3εo) ; per r < 0,1 m.

Il campo interno aumenta con r, diretto verso l'esterno lungo l'asse x.

E interno = 240 * 10^-6 * r  / (3 * 8,85 * 10^-12) = 9,04 * 10^6 * r;

Quando  r > R , E = 1/(4πεo) * Q / R^2, diminuisce con il quadrato della distanza;

Q = 4/3 π R^3 * ρ

E esterno = 1/(4πεo) * [(4/3 π R^3 * ρ) / r^2] = ρ * R^3 /(3εo r^2) ;

E esterno sfera = [240 * 10^-6 * 0,1^3 / (3 * 8,85 * 10^-12) ] / r^2,

E esterno sfera = 9040 / r^2 N/C, diretto verso la lamina

image

E1 ed E2 si sommano hanno lo stesso verso lungo l'asse x..

....



Risposta
SOS Matematica

4.6
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