חשבו את השדה על ציר הסימטריה של טבעת ודסקה טעונות אחידות בעלות רדיוס R ומטען Q.
חשמל ומגנטיות · פיתוח 3
שדה חשמלי של טבעת ודסקה טעונים אחידות על ציר הסימטריה
ניסוח מלא
פתרון
נסמן ב-z את ציר הסימטריה ונחשב עבור הטבעת ונבצע אינטגרציה כדי לקבל את הדסקה:
טבעת: נשתמש ישירות בחוק קולון. השדה יהיה רק על ציר z כי השדה בכיוונים האחרים יתבטל מהסימטריה. אז:
\vec{E}\left(z\right)=\frac{Q}{4\pi\varepsilon_{0}r^{2}}\cdot\frac{z}{r}\hat{z}=\frac{Qz}{4\pi\varepsilon_{0}\left(R^{2}+z^{2}\right)^{3/2}}\hat{z}
דסקה: נעשה אינטגרל על טבעות:
\begin{align*}
\vec{E}\left(z\right) & =\intop^{R}_{0}\frac{z}{4\pi\varepsilon_{0}\left(r^{2}+z^{2}\right)^{3/2}}\frac{2\pi rdr}{\pi R^{2}}Q\hat{z}=\frac{Qz\hat{z}}{2\pi\varepsilon_{0}R^{2}}\intop^{R}_{0}\frac{rdr}{\left(r^{2}+z^{2}\right)^{3/2}}\\
& =\frac{Qz\hat{z}}{2\pi\varepsilon_{0}R^{2}}\left[-\frac{1}{\sqrt{r^{2}+z^{2}}}\right]^{R}_{0}=\frac{Q}{2\pi\varepsilon_{0}R^{2}}\left(1-\frac{z}{\sqrt{R^{2}+z^{2}}}\right)\hat{z}
\end{align*}
ניסיונות וטבלת שיאים
אף אחד עוד לא פתר את הפיתוח הזה.
אין עדיין ניסיונות.