Problema con sfere conduttrici
Ho questo problema: due sfere isolate di materiale conduttore hanno raggi $R_a=r$ e $R_b=3r$. Entrambe sono caricate con la stessa carica $Q$. Quanto vale il rapporto tra il potenziale della sfera $A$ e quella della sfera $B$ ? Sai che $r=35cm$ e $Q=20nc$. Calcola il potenziale al centro della sfera $A$ e nei punti a distanza $R$ dalla superficie della sfera stessa.
Alla prima domanda sono riuscito a rispondere.
Per la seconda ho pensato di usare la formula: $V=Q/(4pi*epsilon_0*r)$ per trovare il potenziale al centro della sfera e la formula
$V=Q/(4pi*epsilon_0*2r)$ per trovare il potenziale nei punti a distanza $R$ dalla superficie della sfera. Però il risultato viene errato
Potreste dirmi dove sbaglio?
Alla prima domanda sono riuscito a rispondere.
Per la seconda ho pensato di usare la formula: $V=Q/(4pi*epsilon_0*r)$ per trovare il potenziale al centro della sfera e la formula
$V=Q/(4pi*epsilon_0*2r)$ per trovare il potenziale nei punti a distanza $R$ dalla superficie della sfera. Però il risultato viene errato
Potreste dirmi dove sbaglio?
Risposte
io ragionerei così (per comodità di scrittura chiamo $R_a= R$):
sappiamo che $V(R)=Q/(4pi epsilon_0R)$
supponendo che la sfera sia uniformemente carica si ha $rho=Q/(\text{Vol})=(3Q)/(4pi epsilon_0R^3)$
quindi nel guscio abbiamo la carica $rho \text{Vol guscio}=rho 4/3 pi r^3$ da cui possiamo ricavare il campo elettrico per $r < R$: $E=Q/(4pi epsilon_0 R^3)r$. per definizione di potenziale abbiamo
$V(R)-V(0)=-int_(0)^(R)E dr = -Q/(8pi epsilon_0 R)$ isolando $V(0)$ troviamo $V(0)=3/8 Q(pi epsilon_0 R) =~ 770.4 V$
sappiamo che $V(R)=Q/(4pi epsilon_0R)$
supponendo che la sfera sia uniformemente carica si ha $rho=Q/(\text{Vol})=(3Q)/(4pi epsilon_0R^3)$
quindi nel guscio abbiamo la carica $rho \text{Vol guscio}=rho 4/3 pi r^3$ da cui possiamo ricavare il campo elettrico per $r < R$: $E=Q/(4pi epsilon_0 R^3)r$. per definizione di potenziale abbiamo
$V(R)-V(0)=-int_(0)^(R)E dr = -Q/(8pi epsilon_0 R)$ isolando $V(0)$ troviamo $V(0)=3/8 Q(pi epsilon_0 R) =~ 770.4 V$
Non ho ancora visto gli integrali, quindi mi servirebbeuna soluzione più da scuola superiore che da università, comunque il risultato dovrebbe essere $257V$
Anzitutto penso che la richiesta sia allora di calcolare la differenza di potenziale tra il centro della sfera e il bordo. A questo punto a me esce (per togliere il meno basta invertire i potenziali).
Purtroppo però non saprei calarlo alle superiori non avendo mai fatto fisica se non in università, mi spiace
Purtroppo però non saprei calarlo alle superiori non avendo mai fatto fisica se non in università, mi spiace
Va bene, grazie comunque per il tentativo!