Не сказано, что цилидры бесконечные, равно как и то, что расстояние от общей оси цилиндров до искомой точки намного меньше длины цилиндров. А без таких оговорок решение такой задачи становится несопоставимо более сложным. К тому же, для решения конечной задачи требуется и сама фактическая длина цилиндров, а поскольку такая длина не указана, то будем считать, цилиндры бесконечными.
В этом случае, по теореме Гаусса:
K = Q/εo; где K - полный поток поля по замкнутой поверхности, Q - заряд, окружённый этой поверхностью, а εo - диэлектрическая проницаемость вакуума.
Рассмотрим замкнутую поверхность в виде поперечно срезанного коаксиального заданным цилиндра с радиусом L = 8 см и длиной x. Ясно, что в эту поверхность войдёт только меньший цилиндр, а значит, большой внешний для данной точки цилиндр вообще не будет влиять на поток электростатического поля через выбранную поверхность.
Учтём, что в силу симметрии и бесконечности заряженных цилиндров, поле в любой точке будет направлено перпендикулярно к оси цилиндров, и будет иметь напряжённость - модуль которой чётко определяется расстоянием до оси.
Из этих предпосылок следует, что поток электростатического поля через торцы выбранной цилиндрической поверхностности - окажется равным нулю. А поток чрез её боковую поверхность - окажется равным произведению её площади на модуль напряжённоости поля на расстоянии L от оси.
K = Q/εo;
2πLxE = 2πrxσ/εo;
LE = rσ/εo, где r и σ - радиус и поверхностная плотность заряда меньшего цилиндра.
E = (r/L) σ/εo;
Вычисляем:
E ≈ (5/8) (2 / 1 000 000 000) / (8.85 / 1 000 000 000 000) =
= 1250 / 8.85 ≈ 141 В/м.
1. ЭДС самоиндукции возникла в заданном контуре за 1 мс.
2. Индуктивность взятой катушки равна 0,008 Гн.
4. Проводник должен двигаться со скоростью V = 5,8 м/с.
Объяснение:
1. Дано:
L = 20 мГн (20 · 10-3 Гн);
ΔI = 0,5 А;
ε = 10 В.
Промежуток времени, в течении которого возникла ЭДС в 10 В, выразим из формулы:
ε = |L ·ΔI / Δt| и Δt = L · ΔI / ε.
Δt = 20 · 10-3 · 0,5 / 10 = 0,001 с или 1 мс.
2. Дано:
I = 0,15 А;
Ф = 1,2 мВб.
Индуктивность взятой катушки определим по формуле:
L = Ф / I
L = 0,0012 / 0,15 = 0,008 Гн
4. Дано:
l = 1 м;
∠β = 60°;
ЭДС = 1 В;
B = 0,2 Тл.
Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индукции определяется формулой:
ЭДС = - ΔФ/t
Магнитный поток Ф определяется формулой:
Ф = B *S *cosα
∠α = 90° - ∠β = 90° - 60° = 30°;
ЭДС = Δ(B *S *cosα) /t = B *cosα *ΔS /t = B *cosα *l *Δа /t = B *cosα *l *V;
V = ЭДС /B *cosα *l;
V = 1 В /0,2 Тл *cos30° *1 м = 5,8 м/с.
