Fysik
Elektrisk felt inden i en kugle
En kugleoverflade (dvs. hul kugle) har en jævn overfladeladningstæthed s (uniform surface charge density). Hvad er det elektriske felt inden i kuglen?
Svaret til opgaven er 0, men hvorfor?
Svar #1
26. marts 2009 af Jerslev (Slettet)
#0: Smæk en gaussflade ind i kuglen med en radius mindre end kugleoverfladens radius og se selv hvorfor.
Svar #2
26. marts 2009 af Daniel TA (Slettet)
Det følger også direkte af Gauss lov siom siger.
∫E·dA=Qencl/ε0 (Det skal være et kurveintegrale)
Og da der ikke er nogen indesluttet ladning, dvs Qencl=0 medføre det at E=0
Svar #3
26. marts 2009 af Erik Morsing (Slettet)
Man kan sige, at summen af de elektriske feltlinier (vektorer) er 0, Man har følgende huskesætning: En overflade (kugleskal) der er ensartet ladet tiltrækker og frastøder en ladet partikel, der befinder sig udenfor skallen, som om hele ladningen i skallen er koncentreret i centrum. En sådan skal med ensartet ladning udøver ingen elektrostatisk kraft på en ladet partikel, der befinder sig inde i skallen. Det er Gauss' sfæriske symmetrilov, som også Jerslev er inde på. Hvis du vil have det yderligere uddybet, så sig til, så skriver jeg det på en fil, da der er lidt formler til.
Svar #4
26. marts 2009 af Erik Morsing (Slettet)
ε0, som Daniel anfører, kaldes dielektricitetskonstanten. Det var Faraday, der introducerede det begreb, da han fyldte et rum mellem to plader (faktisk kugleformede) op med noget isolerende materiale. Det havde at øre med, at han opdagede, at kapaciteten stiger med en numerisk faktor, som han kaldte κ. For luft er den værdi 1,00054, for vakuum er pr definition sat lig 1,og for strontium tinan er den højest ,nemlig 310.
Svar #5
26. marts 2009 af Daniel TA (Slettet)
#4 Dejligt med noget historie :) Det vidste jeg nemlig ikke.
Svar #6
26. marts 2009 af Erik Morsing (Slettet)
#5 Ja jeg holder selv meget af baggrundshistorierne, det synes jeg giver stoffet en form for liv, hvor de gamle mestre hvisker os i øret. Det kan godt blive lidt tørt med rene matematiske beskrivelser. Specielt historien om Curie og Becquerel finder jeg spændende, og hun var en meget spændende dame. det var jo begyndelsen til atombomben. Der er utrolig mange spændende fortællinger fra fortidens videnskabsmænd, tænk bare på, hvad Ørsted må have følt, da han odagede den elektriske induktion? Det må have været en stor dag, og jeg tænker somme tider på, om han mon gennemskuede konsekvensen af sin opdagelse (radie, tv og nu Computeren?). Og så har man vel også selv et fromt ønske om at opdage noget stort, det kan være drivkraften i det videnskabelige arbejde.
Svar #7
26. marts 2009 af Daniel TA (Slettet)
Ja, jeg er enig med dig Erik :) Skønt jeg ikke kender mange af de historierne, så er de spændende..
Jeg tror ikke Ørsted var klar over konsekvensen, men stolt og glad har han sikkert været.
Det er måske lidt ligesom laseren. Jeg har hørt, at da den blev lavet, anede folk ikke hvad den skulle bruges til, og se så nu.
Svar #8
26. marts 2009 af Erik Morsing (Slettet)
Jo du gør, du kender histoierne om Newton, der fik et æble i hovedet, om Galileo, der opfandt kikkerten (eller helt nøjagtigt genopdagede den, for den var faktisk opfundet), og som fik den besked at de klerikale myndigheder, at kun Gud måtte se så langt, om Ole Rømer, om Niels Bohr, om Einstein, om Heissenberg, om Werner von Braun (opfinderen af atombomben på Einsteins teorier) og historien fra Ptolemæus verdensbillede til Keplers planetlove.
Du kender historien om Verner Heisenberg, der opfandt kvantemekanikken, om Schrödingers bølgemekanik og hans matrixmatematik (eller var det en anden, de var tre, der altid hang sammen på den tid lige efter det forrige århundredeskifte?) Alt det kender du mere eller mindre indgående. Jeg kunne nævne meget mere fra Kinas magnetit over Middelalderens mystik og til senere tiders alkymister, indtil det periodiske system blev opstillet i 1876, af en Mendelejev (nu var det slut med at stå og fuske med bly til guld, ha!ha!, drømme blev revet væk under hovedpuden på dem, hvad har de mon tænkt? Sikke en skuffelse!) og til vore dages nyeste teorier inklusive min egen forskelsteori (i al beskedenhed). Gider ikke høre på sure opstød her!.
Ja nu er jeg spændt på at se, om jorden går under, når de starter cyclotronen i Geneve, så er der ingen mere, der husker en Beethoven, en da Vinci, en Daniel TA eller en Erik Morsing (Hvem var de herrer egentlig?). Så begynder det hele forfra, og om 1010000000... år sidder vi her igen og snakker om det samme, husk mig lige på det til den tid.
Svar #11
26. marts 2009 af Jerslev (Slettet)
#2: Principielt er det et overfladeintegral, men lad det nu være det. :P Et kurveintegral er endimensionel.
Svar #12
26. marts 2009 af mathjælp (Slettet)
#10 Men står det elektriske felt fra kuglen ikke radielt ud fra begge sider?
Svar #14
26. marts 2009 af mathjælp (Slettet)
#13 Men hvorfor ikke indeni?
Hvis man har en flade (fx A4-papir), så vil der stå et elektrisk felt radielt ud fra begge sider, ikke?
Hvis man så folder fladen til en kugleskal, burde der så ikke stadigvæk være et elektrisk felt radielt fra begge sider?
Svar #15
26. marts 2009 af Jerslev (Slettet)
#14: Du har intet felt indeni fordi der ikke er nogen indelukket ladning, hvis du lægger en gauss-flade som en kugleskal med radius mindre end din ladede kugleskals radius. Erik har vist fortalt princippet i, hvorfor der ikke er noget felt med ord, mens Daniel og jeg har nævnt det ud fra Maxwells ligninger.
Skriv et svar til: Elektrisk felt inden i en kugle
Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk?
Klik her for at oprette en bruger.
