Problem 13.45 Challenge
หัวข้อ: การหาสนามไฟฟ้าของประจุที่กระจายตัวต่อเนื่อง (Electric Field of a Continuous Charge Distribution)
\(\vec{E} = -\frac{4kq}{\pi R^{2}}\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
พิจารณาสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุ dq ของครึ่งวงกลม
y
R
ds
\(+q\)
dq
\(\frac{\theta}{-R\theta R}x\)
\(d\vec{E}\)
îĵ
จะได้ \(d\vec{E} = \frac{kdq}{R^{2}}(\sin \theta - \cos \theta )\)
îĵ
\(d\vec{E} =\frac{k\lambda ds}{R^{2}}(\sin \theta - \cos \theta ); dq = \lambda ds\)
îĵ
\(d\vec{E} =\frac{k\lambda Rd\theta}{R^{2}}(\sin \theta - \cos \theta ); ds = Rd\theta\)
\(^{\pi /2}îĵ\)
\(\vec{E} =\frac{k\lambda}{R}\int (\sin \theta - \cos \theta )d\theta\)
\(_{-\pi /2}\)
\(_{\pi /2}\)
îĵ
\(\vec{E} =\frac{k\lambda}{R}(-\cos \theta - \sin \theta )\)
\(_{-\pi /2}\)
ĵ
\(\vec{E} = -\frac{2k\lambda}{R}\)
ĵ
\(\vec{E} = -\frac{2k}{R}(\frac{q}{\pi R}); \lambda =\frac{q}{\pi R}\)
ĵ
\(\vec{E} = -\frac{2kq}{\pi R^{2}}\)
พิจารณาสนามไฟฟ้าจากครึ่งวงกลมทั้งสอง
y
x
ĵĵ
\(\vec{E}_{-}= -\frac{2kq}{\pi R^{2}}\vec{E}_{+}= -\frac{2kq}{\pi R^{2}}\)
\(\vec{E} = \vec{E}_{+}+ \vec{E}_{-}\)
ĵĵ
\(\vec{E} = (-\frac{2kq}{\pi R^{2}}) + (-\frac{2kq}{\pi R^{2}})\)
ĵ
\(\vec{E} = -\frac{4kq}{\pi R^{2}}\;\blacksquare\)