В нижней половине незаряженного металлического шара находится сферическая полость, заполненная воздухом. В центр полости помещен положительный точечный заряд q>0.
Шар находится вдали от других объектов. Изобразите картину силовых линий электростатического поля.
Решение
Внутри полости. Поле создается только зарядом q. Силовые линии радиально расходятся от заряда (как у точечного заряда). На внутренней поверхности шара индуцируется заряд −q, силовые линии подходят к ней перпендикулярно.
В толще металла. В проводнике в электростатическом поле заряды перераспределяются так, чтобы поле внутри было нулевым. Все силовые линии заканчиваются на внутренней поверхности.
Снаружи шара. На внешней поверхности индуцируется заряд +q (по сохранению нейтральности шара). Поле эквивалентно полю точечного заряда +q в центре шара.
Обоснование. 1. Теорема Гаусса для поля в полости. 2. Свойства проводников в электростатике (поле внутри равно нулю). 3. Принцип суперпозиции полей. 4. Сохранение нейтральности проводника.
