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
Sipka Gergő{ Tanár } kérdése
349
Egy R sugarú gömbben a ρ töltéssűrűség sugárirányban ρ=B*r² függvény szerint változik, ahol B arányossági tényező. Mekkora az elektromos térerősség ha r<R?
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Fizika
Válaszok
1
AlBundy{ Polihisztor }
megoldása
Írjuk fel a Gauss-törvényt egy `r lt R` sugarú, a vizsgált gömbbel koncentrikus gömbfelületre:
`oint \quad\mathbf{D} d\mathbf{S}=int rho dV`
Feltételezve, hogy lineáris, homogén, izotróp anyagról van szó, az elektromos tér skalárszorosa az eltolásnak:
A kialakuló tér nyilvánvalóan gömbszimmetrikus, csak sugárirányú komponense van, a gömbfelület mentén mindenhol állandó:
`epsilon_0 epsilon_r E *4pi r^2=int rho dV`
A jobb oldalon pedig a felület belsejében elhelyezkedő össztöltést kell kiszámítani, vagyis a `Br^2` függvényt kell integrálni az `r` sugarú gömbre mint térfogatra:
`epsilon_0 epsilon_r E *4pi r^2=int_{0}^{pi}int_{0}^{2pi}int_{0}^{r} Bx^2 *x^2 sin vartheta dxdvarphi dvartheta`
Itt az integrálási változót `x`-re cseréltem, mivel `r` a gömbfelületünk sugarát jelöli. Illetve nem felejtettem el beszorozni a Jacobi-determinánssal (`dV=x^2 sin vartheta dx d varphi dvartheta`). Innen az integrál már könnyű:
`epsilon_0 epsilon_r E *4pi r^2=2pi B int_{0}^{pi} sin vartheta dvartheta int_{0}^{r} x^4 dx`
`epsilon_0 epsilon_r E *4pi r^2=2pi B [cos vartheta]_{pi}^{0} [x^5/5]_{0}^{r}`