Električni potencijal naelektrizirane provodne kugle

Da bismo razumjeli električni potencijal naelektrizirane provodne kugle, prvo moramo analizirati što se događa unutar kugle, koje kada Elektrificirana baterija brzo postiže elektrostatičku ravnotežu zbog jednolikog širenja viška naboja po njezinoj površini. vanjski. U ovoj su situaciji električno polje i električna sila unutar te sfere ništavni.

Električno polje (E) unutar naelektrizirane sfere je nulo

Dakle, ako elektrificiranu česticu s nabojem q postavimo u točku A unutar kugle i ona je pomaknut u točku B, također unutarnju kuglu, na njoj se neće izvoditi nikakav rad (τ) jednadžba: V_THE - V_B = τ / q, moramo V_THE = V_B, ako ti_THE bili različiti od V_B između ove dvije točke bio bi protok naboja, a to se ne može dogoditi kad je kugla u elektrostatskoj ravnoteži, pa možemo reći da:

Unutar naelektrizirane kugle u elektrostatičkoj ravnoteži, sve točke imaju isti električni potencijal.

Kada imamo točku S točno na površini kugle, opet se događa da je posao izveden za prijenos naboja q od A ili B do S jednak nuli, pa možemo zaključiti da:

Električni potencijal u bilo kojoj točki naelektrizirane kugle u elektrostatičkoj ravnoteži jednak je potencijalu na njezinoj površini.

Kugla se može smatrati točkasti naboj

Sada moramo znati kolika je vrijednost električnog potencijala na površini kugle u elektrostatičkoj ravnoteži, a za to moramo imati na umu da se sfere elektrificiraju pod tim uvjetima o elektrostatičkoj ravnoteži može se misliti da je sav njezin naboj koncentriran u središtu, pa ako imamo kuglu polumjera R, potencijal na njezinoj površini dat će V = K_OQ / R, a također ako imamo točku P koja se nalazi izvan kugle na udaljenosti r od njenog središta (dakle r> R), električni potencijal kugle u P može se izračunati jednadžbom (vidi sliku iznad):

V = K_OQ / r

Potencijal za točke unutar kugle (r ≤ R) konstantan je, a za točke izvan kugle (r> R) smanjuje se obrnuto proporcionalno udaljenosti (r).

Napisao Paulo Silva
Diplomirao fiziku

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-uma-esfera-condutora-eletrizada.htm