2019-11-30
В однородней плазме с плотностью (числом зарядов каждого знака в единице объема) $n$ все электроны, первоначально находившиеся в слое толщиной $x$, смещаются по нормали к этому слою на расстояние $x$. Найти электрическое поле $E$ в сечении SS (рис.).
Решение:
Рассмотрим два тонких слоя толщиной $\Delta x$, расположенных на одинаковых расстояниях по разные стороны от сечения SS. Эти слои можно рассматривать как обкладки плоского конденсатора с одинаковыми по величине, но разноименными зарядами. Напряженность поля этих зарядов можно вычислить по формуле
$E = \frac{Q_{ \Delta x} }{ \epsilon_{0}s }$,
где $Q_{ \Delta x}$ - заряд каждой обкладки, $s$ - ее площадь.
Таким образом, напряженность поля зарядов выделенных слоев не зависит от расстояния между слоями. Она определяется только величиной заряда слоя.
В сечении SS напряженность поля равна сумме напряженностей полей подобных пар тонких слоев, то есть равна
$E_{SS} = \sum \frac{ Q_{ \Delta x} }{ \epsilon_{0}s } = \frac{1}{ \epsilon_{0}s } \sum Q_{ \Delta x}$
Так как $\sum Q_{ \Delta x}$ - это заряд слоя плазмы толщиной $x$, то
$\sum Q_{ \Delta x} = enxs$
и
$E_{SS} = \frac{enxs}{ \epsilon_{0}s } = \frac{enx}{ \epsilon_{0} }$.