Изменение углов отклонения при увеличении радиуса заряженного шара
Вопрос изучения отклонения заряженных частиц от первоначальной траектории при взаимодействии с заряженным телом касается фундаментальных аспектов физики. Рассмотрим случай, когда прозрачный шар с неизменным зарядом увеличивается в радиусе, и как при этом изменяются углы отклонения точечных заряженных частиц, пролетающих вблизи его поверхности.
Теория
Заряженный шар создаёт электрическое поле, которое влияет на движение заряженных частиц. По мере увеличения радиуса шара, плотность заряда на его поверхности уменьшается, так как заряд остаётся неизменным. Это приводит к изменению характера поля, способного отклонять частицы.
Влияние радиуса на поле и отклонение
Электрическое поле вне шара представляется как поле точечного заряда, находящегося в центре шара, сила которого обусловлена суммарным зарядом:
$$ E = \frac{kQ}{r2} $$
где $E$ — напряженность электрического поля, $k$ — электростатическая константа, $Q$ — общий заряд шара, и $r$ — расстояние от центра шара.
При увеличении радиуса, $r$ увеличивается для частиц, пролетающих вблизи поверхности. Как следствие, напряженность поля, оказываемого на частицы, уменьшается. В результате, углы отклонения частиц, движущихся вдоль поля, уменьшаются.
Заключение
При неизменном заряде шара и увеличении его радиуса уменьшается напряженность внешнего поля, создаваемого шаром, снижая углы отклонения пролетающих мимо частиц. Этот принцип находит своё применение в таких областях, как управление заряженными частицами и в современном экспериментальном оборудовании.
Ключевые слова: электродинамика, заряженные частицы, электрическое поле.
Категория: Физика
Теги: электродинамика, заряд, взаимодействие частиц, оптика