المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
زكاة الغلات
2024-11-05
تربية أنواع ماشية اللحم
2024-11-05
زكاة الذهب والفضة
2024-11-05
ماشية اللحم في الولايات المتحدة الأمريكية
2024-11-05
أوجه الاستعانة بالخبير
2024-11-05
زكاة البقر
2024-11-05


Not-so-concentric Spherical Capacitor  
  
1322   02:41 مساءاً   date: 11-8-2016
Author : Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 49


Read More
Date: 22-8-2016 833
Date: 2-8-2016 899
Date: 21-8-2016 984

Not-so-concentric Spherical Capacitor

An insulated metal sphere of radius a with total charge q is placed inside a hollow grounded metal sphere of radius b. The center of the inner sphere is slightly displaced from the center of the outer sphere so that the distance between the two centers is δ (see Figure 1.1).

Figure 1.1

a) Use the boundary conditions to determine the potential between the spheres in the case δ = 0.

b) Find the charge distribution of the inner sphere and the force acting on it.

Hint: Show that R(θ) ≈ b + δ cosθ where R is the distance from the center of the inner sphere to the surface of the outer sphere, and write down an expansion for the potential between the spheres using spherical harmonics to first order in δ.

SOLUTION

a) For δ = 0, we have the boundary conditions

(1)

which with Gauss’s law yield for the potential between a and b

(2)

b) Introduce spherical coordinates with the polar axis along the line (see Figure 1.2). Find the equation of the sphere SB in these coordinates.

Figure 1.2

From the triangle ∆ABS we have

We can expand 1/b as a sum of spherical harmonics using a general formula:

or simply by expanding the square root to first order in δ(δ << R)

So

and we have

(3)

The term δP1 (cosθ) represents the deviation from concentricity and should be zero at δ = 0. We look for a potential as an expansion of spherical harmonics to first order in δ

(4)

With the boundary conditions in (1)

The first term in (4) should be the same as in (a)

We may find A1 and B1 by checking the potential on the inner and outer spheres. On the inner sphere r = a and the potential is a constant, and so must be independent of cosθ. This yields

(5)

Substituting (5) back into (4), we now check the potential on the outer sphere, where r = b + δ cosθ

Neglecting terms of order δ2, we find

Finally,

The charge density on the inner sphere is

The force on the sphere may now be calculated by integrating the z component of the force on the differential areas of the surface dF = 2πσ2n dA:

The only term which survives is the cross term

(6)

We can check this result in the limit of a = 0 against the force between a charge inside a neutral sphere and the sphere.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.