演習(4) | ユーカリのブログ

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スレイター・フランク Ⅰ  問題11

 

半径aの中空の金属の球の中に、中心から r のところに電気量 qがおかれている。qに働く力は

であることを証明せよ。

 

(解)

これは鏡像の問題であるが、普通、球殻の鏡像は、中に考えるんだが、中に真電荷がある場合、外に鏡像電荷を置いてあげて

中心からの距離をdとすると

と、この関係を満たせばいい。中の電荷がqなので外の鏡像にプライムを付けた。

これと

の条件を満たしていれば、全く同じであって、球面上での電位が0になる。

この関係を使ってdを消去すれば、電荷と2点間の距離は

となる。

これを使ってクーロンの法則を適用すれば、

 

 

            (おわり)