・半径rの球に電荷Qが一様に分布している。このとき電場の持つエネルギーを求めよ。
・半径rの導体球に電荷Qが分布している。このとき電場の持つエネルギーを求めよ。
この二つの問題は、どのように解けばいいのですか?
できるだけ詳しく、丁寧に教えてください。お願いします。

A 回答 (4件)

うーむ皆さん、厳しい。

あんまり詳しくやると、回答者の皆さんから怒られちゃいますね。

ヒント:中心に点電荷Qだけがある場合と、ご質問のふたつの場合を比べましょう。半径rの球の外側において、電気力線はどう違うでしょうか。これらの区別は付くでしょうか。
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半径rの球を、薄い球殻が重なってできたもの、と考えてみればよいのでは?


あとは微小面素片のつくるポテンシャルを足し合わせたもの(つまり
積分したもの)が、全体のポテンシャルになります。
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Durandalさんも書かれていますが、自分で本で調べるなり、担当教官に質問するなりしたほうが、掲示板よりはるかにわかりやすいですよ。


(いつも言葉だけで説明するのにどんなに苦労することか…)

あえて2つの問題の違いについてヒントを出しておきましょう。
1問目は球全体に電荷が分布しているのです。
2問目は球の表面にのみ電荷が分布しているのです。

導体球でなぜ表面にしか電荷分布しないかは、この問題が解けるレベルでないと納得できないかも。詳しくは参考書または担当教官に聞いてみてください。
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物理学科一年次基礎電磁気学の問題ですね


ここで教えを請うよりも図書館に行って教本開いた方が絵入りで詳しく載ってます。
砂川さんの「理論電磁気」がお奨め。
4年間じっくり使えます。
それが難しいようだったらオーム社の「絵で分かる電磁気学」ってのを捲って解った気になってから手を付けてみるべきです。
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