2017-07-12
Две стороны равностороннего треугольника образованы одинаковыми равномерно заряженными палочками. При этом в центре треугольника потенциал равен $\phi_{0} =10 В$, а напряженность электрического поля $E_{0} =10 В/м$. Найдите потенциал, а также модуль и направление вектора напряженности электрического поля в той же точке, если убрать одну из палочек.
Решение:
Перпендикуляры, опущенные из центра треугольника на каждую из палочек, являются для них осями симметрии. Поэтому в точках, лежащих на этих перпендикулярах к данной палочке, заряд палочки создает напряженность поля, направленную вдоль перпендикуляра (в направлении от палочки). Продольные компоненты напряженности поля (параллельные палочкам) компенсируют друг друга. Пусть $\vec{E}_{1}, \vec{E}_{2}, \vec{E}$ — напряженности полей, создаваемых зарядами первой, второй и двух палочек сразу соответственно в центре треугольника. Модули $\vec{E}_{1}$ и $\vec{E}_{2}$ равны, а угол между этими векторами равен $120^{ \circ}$ (см. рисунок). Поэтому
$| \vec{E}_{1} | = | \vec{E}_{2} | = E = E_{0} = 10 В/м$.
Потенциал поля $\phi_{0}$, создаваемого зарядом двух палочек в силу принципа суперпозиции складывается из потенциалов полей $\phi$, создаваемых зарядом каждой из палочек в отдельности. Так как заряды палочек одинаковы, то в центре треугольника будут одинаковыми и потенциалы полей от каждой из палочек. Поэтому
$\phi = \frac{ \phi_{0}}{2} = 5В$.