Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Elektromosságtan

212
Van egy L hosszú rudunk tau töltéssűrűséggel.. a rúd felénél egy merőlegest állítva, s azon végig menvén találunk egy pontot x távolságban. Mekkora a térerősség az x távolságban lévő pontban?
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Fizika

Válaszok

1
Helyezzük a feladatot koordinátarendszerbe a következőképpen (lásd a mellékelt ábrát): a rúd az `y` tengely mentén helyezkedik el, az origó a rúd középpontjában van. Így a rúd két vége az `y=-L/2` és `y=L/2` pontokban van, a térerősséget az `x` tengely mentén keressük. Vegyük fel a rúd egy infinitezimálisan kicsi `dy` szakaszát az origótól `y` távolságra. Ennek a kis szakasznak a töltése `dQ=tau dy`, távolsága az `x` tengely egy pontjától `r=sqrt(x^2+y^2)`. A `dy` szakaszt ponttöltésnek tekinthetjük, így

`dE=1/(4 pi epsilon) (dQ)/(r^2)``=``1/(4 pi epsilon) (tau dy)/(x^2+y^2)`

nagyságú elektromos teret hoz létre az `x` tengely `x` koordinátájú pontjában.

Világos, hogy a `(0, -y)` helyen elhelyezkedő rúdszakasz tere ugyanekkora, de iránya olyan, hogy `dE`-nek az `y` irányú komponensét kioltja, az eredő tér tisztán `x` irányú. Vagyis elég a rúdszakaszok terének `x` irányú komponenseit összegeznünk:

`dE_x=dE cos alpha``=``dE x/sqrt(x^2+y^2)``=``1/(4 pi epsilon) (tau dy)/(x^2+y^2) x/sqrt(x^2+y^2)``=``1/(4pi epsilon) (x tau dy)/(x^2+y^2)^(3/2)`

Az eredő teret megkapjuk, ha a `dE_x` elemi töltést integráljuk a rúd teljes hossza mentén:

`E=int_(-L/2)^(L/2) dE_x``=``(x tau)/(4 pi epsilon) int_(-L/2)^(L/2) (x^2+y^2)^(-3/2) dy``=``(x tau)/(4 pi epsilon) [y/(x^2sqrt(x^2+y^2))]_(-L/2)^(L/2)``=``(tau L)/(4 pi epsilon)* 1/(xsqrt(x^2+(L/2)^2))`

A számlálóban `tau L` éppen a rúd teljes töltése.
0