14

Решение: Поле заряженной сферы

ЕГЭ · Физика · Задание 14 · Электростатика и конденсаторы
ПовышеннаяФИПИB6C47EНесколько вариантов≈ 4 минутыРазбор в 5 шаговОтвет 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

5 шагов
1

Точка $A$ находится на расстоянии $2R$ от центра сферы: радиус сферы равен $R$, а от поверхности до точки $A$ — ещё $R$. Следовательно, $E_A=\dfrac{kQ}{(2R)^2}=36\ \text{В/м}$.

$$E_A=\frac{kQ}{4R^2}=36\ \text{В/м}$$
2

Точка $B$ находится внутри проводника, поэтому напряжённость поля в ней равна нулю. Утверждение 1 неверно.

$$E_B=0$$
3

Точка $C$ также находится на расстоянии $2R$ от центра сферы. Поэтому напряжённости в точках $A$ и $C$ одинаковы.

$$E_C=E_A=36\ \text{В/м}$$
4

Точки $D$ и $F$ лежат на поверхности проводящей сферы. Поверхность проводника эквипотенциальна, поэтому их потенциалы равны.

$$\varphi_D=\varphi_F=\frac{kQ}{R}$$

Точка $B$ находится внутри проводника, где потенциал равен потенциалу поверхности, поэтому $\varphi_B=\varphi_D$, а не больше него. Точка $C$ находится дальше от центра, чем точка $F$, поэтому $\varphi_C<\varphi_F$.

Ответ

Верные утверждения: 2, 4.

Где здесь ошибаются

Считать, что внутри проводника потенциал равен нулю; внутри проводника потенциал постоянен и равен потенциалу поверхности.

Сравнивать потенциалы по напряжённости вместо расстояния до центра заряженной сферы.

Забыть, что точки $D$ и $F$ находятся на одной эквипотенциальной поверхности.

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 5 шагов: 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.