22.11
Ein Stab der Länge L trage eine gleichmäßige Linienladungsdichte λ. Wie groß ist das elektrische Feld in einem senkrechten Abstand d von seinem Mittelpunkt? Es ist das Vektorintegral des elektrischen Feldes aufgrund von infinitesimalen Linienelementen.
Wählen Sie den Ursprung in der Mitte des Stabes. Betrachten Sie das elektrische Feld aufgrund eines Linienelements am Punkt x entlang des Stabes, das ein Spiegelelement bei -x hat. Die x-Komponenten ihrer Felder bei P heben sich genau auf. Da dies für jedes Paar gilt, steht das resultierende Feld senkrecht zum Stab.
Die senkrechten Komponenten jedes Paares verstärken sich. Da sie von gleicher Größe sind, ist das resultierende Feld doppelt so groß wie das Integral über der Hälfte des Stabes, was von seiner Gesamtladung q, L und d abhängt.
Bei großen Entfernungen reduziert sich der Ausdruck auf das Feld einer Punktladung, was darauf hinweist, dass das Linienelement zu klein ist, um seine Verteilung signifikant zu machen.
Bei kleinen Entfernungen reduziert sich der Ausdruck auf einen Ausdruck, der umgekehrt mit der Entfernung abfällt.
In der Physik bedeutet Symmetrie im System, dass etwas in dem betrachteten System aufgrund einer bestimmten Operation, der es unterliegt, unverändert…
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