РУҚА
14

Решение: Поле заряженной сферы

ЕГЭ · Физика · Задание 14 · Электростатика и конденсаторы
ПовышеннаяФИПИ26CC36Несколько вариантов≈ 4 минутыРазбор в 4 шагаОтвет сверен с ключом
Условие

На уединённой неподвижной проводящей сфере радиусом $R$ находится положительный заряд $Q$. Сфера находится в вакууме. Напряжённость электростатического поля сферы в точке $A$ равна $36\ \text{В/м}$. Все расстояния указаны на рисунке.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

Точка $B$ находится внутри проводящей сферы. В электростатическом равновесии напряжённость поля внутри проводника равна нулю.

$$E_B = 0$$
2

Потенциал внутри проводника постоянен и равен потенциалу его поверхности. Поэтому для точек $B$ и $D$ выполняется равенство потенциалов.

$$\varphi_B = \varphi_D = k\dfrac{Q}{R}$$
3

Точки $A$ и $C$ находятся на одинаковом расстоянии $2R$ от центра сферы. Следовательно, напряжённости в них одинаковы. Так как $E_A = 36\ \text{В/м}$, то $E_C = 36\ \text{В/м}$, а не $9\ \text{В/м}$.

$$E_C = E_A = 36\ \text{В/м}$$

Потенциал точки $A$, находящейся на расстоянии $2R$, равен $kQ/(2R)$, а потенциал точки $F$ на поверхности равен $kQ/R$. Поэтому $\varphi_A < \varphi_F$.

$$\varphi_A = k\dfrac{Q}{2R} < k\dfrac{Q}{R} = \varphi_F$$
Ответ
14
14
так ответ выглядит в бланке

Где здесь ошибаются

Считать, что внутри проводника потенциал равен нулю; внутри проводника равна нулю напряжённость, а потенциал постоянен и совпадает с потенциалом поверхности.

Использовать для точек $A$ и $C$ разные расстояния до центра, хотя обе точки находятся на расстоянии $2R$.

Забыть, что напряжённость вне сферы убывает как $1/r^2$, а потенциал — как $1/r$.

Закрепить приёмВ теме «Электростатика и конденсаторы» ещё 120 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 14 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электростатика и конденсаторы»: в ней 121 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.