Encuentre la carga por unidad de longitud de los conductores

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Lo siento si fuera de tema, pero tengo una pregunta en electrostática. No obtuve ninguna respuesta útil en los foros de física. El problema dice:

Tres conductores cilíndricos huecos muy largos (teóricamente infinitos largos), con un radio a,b,c,(c>b>a) están en vacío. El conductor interno y central están cargados, y el conductor externo está conectado a tierra. Los potenciales de los conductores internos y centrales con un punto de referencia con respecto al conductor externo son Va,Vb . Encuentre el cargo por unidad de longitud de los tres conductores.

Usé la ley de Gauss para encontrar el campo eléctrico de un conductor cilíndrico, que es $$ E = \ frac {\ lambda} {2 \ pi r \ epsilon_0} $$ Derivación de Va da $$ V_a = \ int_a ^ b \ frac {\ lambda_a} {2 \ pi r \ epsilon_0} dr + \ int_b ^ c \ frac {\ lambda_a} {2 \ pi r \ epsilon_0} dr = \ frac {\ lambda_a} {2 \ pi \ epsilon_0} \ left (ln \ frac {b} {a} + ln \ frac {c} {b} \ right) $$ Derivación de Vb da $$ V_b = \ int_b ^ c \ frac {\ lambda_b} {2 \ pi \ epsilon_0 r} dr = \ frac {\ lambda_b} {2 \ pi \ epsilon_0} ln \ frac {c} {b} $$ Ahora, los cargos por unidad de longitud para los primeros dos conductores son $$ \ lambda_a = \ frac {2 \ pi \ epsilon_0 V_a} {ln \ frac {b} {a} + ln \ frac {c} {b }} $$ $$ \ lambda_b = \ frac {2 \ pi \ epsilon_0 V_b} {ln \ frac {c} {b}} $$ Usando superposición, la carga por unidad de longitud del tercer conductor es $$ \ lambda_c = \ lambda_a + \ lambda_b $$ ¿Podría alguien verificar si esto es correcto? No estoy seguro de si los límites de integración para los potenciales son correctos.

Gracias por las respuestas.

    
pregunta user300045

1 respuesta

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Esta es una buena pregunta ...

Comencemos con tu última declaración. Debe ser

$$ \ lambda_c = - (\ lambda_a + \ lambda_b) $$

porque el cilindro C tiene que cancelar las cargas de los cilindros A y B.

Ahora, piense en los campos generados por los tres cargos. Se parece a esto:

Recuerde, que la carga en un cuerpo conductor y hueco no genera ningún campo E en el interior.
Pero el campo E de una carga dentro de un cuerpo hueco no termina en la superficie, se expande hasta el infinito. Esto también es un resultado de la ley de Gauss, ya que simplemente dice que los tiempos de campo (cerrado) de la superficie se cargan dentro de esa superficie .

La superposición de todos los campos es la curva gris, y ahora ves que

$$ V_b = \ int_b ^ c \ frac {(\ lambda_a + \ lambda_b)} {2 \ pi \ varepsilon_0r} \, dr $$

y

$$ V_a = \ int_a ^ b \ frac {\ lambda_a} {2 \ pi \ varepsilon_0r} \, dr + V_b $$

Con el potencial (diferencia) s dado, puede calcular \ $ \ lambda_a \ $ y \ $ \ lambda_b \ $.

    
respondido por el sweber

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