ID: 00025965
На уединённой неподвижной проводящей сфере радиусом R находится положительный заряд Q . Сфера находится в вакууме. Напряжённость электростатического поля сферы в точке A равна 36 В/м. Все расстояния указаны на рисунке.
Выберите два верных утверждения, описывающих данную ситуацию.
1) Напряжённость поля в точке B $E_{B} =576$ В/м.
2) Напряжённость поля в точке C $E_{C} =36$ В/м.
3) Потенциал электростатического поля в точке B выше, чем в точке D : $\mathrm{\varphi}_{B} >\mathrm{\varphi}_{D} .$
4) Потенциал электростатического поля в точках D и F одинаков: $\mathrm{\varphi}_{D} =\mathrm{\varphi}_{F} .$
5) Потенциал электростатического поля в точке C выше, чем в точке F : $\mathrm{\varphi}_{C} >\mathrm{\varphi}_{F} .$
Источник: ФИПИ
По рисунку расстояния от центра сферы такие: точка B лежит ВНУТРИ сферы, на расстоянии $R/2$ от центра; точки D и F — прямо на поверхности сферы, на расстоянии $R$; точки A и C — снаружи, на расстоянии $2R$ от центра (по $R$ до поверхности плюс ещё $R$ дальше).
Сфера — проводник, весь его избыточный заряд лежит на поверхности, а поле ВНУТРИ проводника равно нулю. Точка B находится внутри сферы, значит $E_B=0$, а вовсе не $576$ В/м — утверждение 1 неверно.
Вне сферы (и на её поверхности) поле убывает как поле точечного заряда в центре: $E=\dfrac{kQ}{r^2}$. Точки A и C находятся на ОДИНАКОВОМ расстоянии $2R$ от центра — значит поле там одинаково: раз $E_A=36$ В/м, то и $E_C=36$ В/м. Утверждение 2 верно.
Для проводника все точки внутри него и на его поверхности имеют ОДИНАКОВЫЙ потенциал (поверхность — эквипотенциальна, и внутри поле нулевое, значит потенциал не меняется). B лежит внутри, D — на поверхности, значит $\varphi_B=\varphi_D$, они не могут отличаться. Утверждение 3 неверно.
По той же причине точки D и F, обе лежащие на поверхности сферы, имеют одинаковый потенциал: $\varphi_D=\varphi_F$. Утверждение 4 верно.
Потенциал вне заряженной сферы убывает с расстоянием: $\varphi=\dfrac{kQ}{r}$. Точка F ближе к сфере ($r=R$), чем точка C ($r=2R$), значит $\varphi_F\gt \varphi_C$, а не наоборот. Утверждение 5 неверно.