Виктория, задача решается так:
Дано:
Е = 200 В/м
а = 0,5 м
ε0 = 8,85•10*-12 Ф/м
Найти τ
Е = Q / 4•π•ε0•r*2 где: r - расстояние от заряда до точки наблюдения.
Q = τ•L тогда:
Е = τ•L / 4•π•ε0•r*2
Т. к. заряд Q несёт вся проволока, длину которой будем считать бесконечной, то элемент длины dL будет создавать элементарный заряд dE:
dE = [τ / 4•π•ε0•(a/cosα)*2]•dL (1)
dL = (a/cosα)•dα (2)
Подстаавим (2) в (1):
E = 2•∫[от 0 до π/2] [τ / 4•π•ε0•(a/cosα)*2]•(a/cosα)•dα (3) - в силу симметрии берётся удвоенный интеграл [от 0 до π/2], а не от [от -π/2 до π/2].
Преобразуем (3):
E = ∫[от 0 до π/2] [τ / 2•π•ε0•a]•cosα•dα = [τ / 2•π•ε0•a]• ∫[от 0 до π/2]cosα•dα
E = [τ / 2•π•ε0•a]• sinα [от 0 до π/2] = τ / 2•π•ε0•a
Откуда:
τ = 2•π•ε0•a•E
Вычислим:
τ = 2•3,14•8,85•10*-12 Ф/м • 0.5 м • 200 В/м = 5,6•10*-9 Кл/м - ответ.
ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, термопара , прибор в виде комбинации из двух проводников, дающих термоэлектрический ток. Применяется для измерения тепловой и лучистой энергии и весьма малых переменных электрических токов (гл. обр. высокочастотных). Для измерения температур как средних, так и высоких изготовляют термоэлементы из двух разнородных металлов в виде двух одинаковой длины проволок, спаянных на одном конце. Спаянный конец помещается в пункте, температура которого требуется измерить. Два других конца соединяются с гальванометром (с малым сопротивлением) проводами, симметрично (во избежание погрешностей) расположенными по отношению к термоэлементу и к измерительному прибору, для взаимного компенсирования термоэдс, возникающих в других частях цепи. Получающиеся термоэдс пропорциональны разности температуры спая и температуры двух свободных концов термопары, от которых идут провода к гальванометру. При выборе термоэлемента берут проводники с относительно малыми термоэдс (порядка 10 -5 V/°C) и по возможности тонкие (с малой теплоемкостью, чтобы термопара могла быстро следовать за изменениями температуры).
Для измерения от 0 до 100°С применяют пару константан — медь, дающую около 40·10 -6 V/°C нагрева. Выше 100°С (до +600°С) применяют пару серебро — константан. Для измерения очень высоких температур применяют: 1) пару платина — сплав платины с 10% иридия (до +1100°С) и 2) пару платина-сплав платины с 10% родия (до +1600°С). Для той же цели используются пары железо — константан, никель — нихром и некоторые специальные сплавы, например, хромель — алюмель. Обе проволоки термоэлемента для предохранения спая от загрязнения и других повреждений заключают в фарфоровую трубку, запаянную с одного конца, и изолируют друг от друга асбестом, а также запаивают в кварцевые или из особого огнеупорного вещества трубки. Для измерения очень малых разностей применяют термопары с большой термоэдс (порядка 120·10-6 V/°C нагрева), например, пару «сплав висмута с 5% олова — сплав висмута с 3% сурьмы». Прибор для этой цели называется термоэлектрическим столбиком и составляется из 30—40 соединенных последовательно термоэлементов. Его применяют, например, для исследования распределения энергии в спектре. В этой термобатарее бруски, входящие в отдельные пары, располагают зигзагом так, что все четные пары обращены в одну сторону, а нечетные — в другую; бруски изолированы друг от друга асбестовым картоном. Собранная батарея имеет вид кубика или параллелепипеда и заделывается в металлическую оправу.
Термоэлемент применяют для измерения весьма малых переменных токов. Для этого спай термоэлемента нагревается измеряемым током, а другие концы замыкаются на чувствительный гальванометр. Существует много различных конструкций таких термоэлементов, но наиболее употребительных соединений можно отметить два. На фиг. 1 две разнородные проволоки С и D в точке К припаяны к цельной проволоке АВ, нагревающей спай К проходящим по ней измеряемым током. На фиг. 2 разнородные проволоки спаяны в точке К крестом. Одна пара их присоединена к гальванометру, а другая — к источнику измеряемого тока.
Соединение по фиг. 1 имеет то преимущество, что подогревающая спай проволока однородна, и при той же силе тока спай будет нагрет до большей температуры, чем в случае фиг. 2, где подогревающий элемент состоит из проволок различного удельного сопротивления и нагревается неравномерно.