Жер шары бетінің жалпы ауданы 510,2 млн.км-ге тең. Ол материктер мен мұхиттарға бөлінген. Құрлықты құрайтын материктер мен аралдар үлесіне шамамен 149,1 млн км немесе бүкіл Жер бетінің29,2%-ы келеді.
Жер шарында барлығы алты материк бар. Материктер қалыптасуы мен қазіргі табиғат ерекшеліктеріне сәйкес, солтүстік және оңтүстік жарты шар материктеріне топтастырылып, мынадай тәртіппен қарастырылады: Еуразия (54 млн км астам), Солтүстік Америка (24,2 млн км), Оңтүстік Америка (18,3 млн км), Африка (30,3 млн км), Аустралия мен Мұхит аралдары (9,0 млн км-ге жуық), Антарктика (14 млн км). Материктерге таяу жағалаудағы қайраңдар мен материктік беткейлерде материктік аралдар орналасқан. Олар – жер қыртысындағы қозғалыстар әсерінен құрлықтың кейіннен бөлініп қалған бөліктері, көбінесе ауданы ауқымды келеді (Гренландия, Мадагаскар, Британ аралдары және т.б.). Мұхиттардың қозғалмалы бөліктерінде жанартаулық аралдар (Исландия, Гавай, Азор аралдары), ал судың беткі температурасы +25С-тан жоғары аймақтарында маржандық аралдар (Үлкен Аустрия Тосқауыл рифі, Маржан теңізінің аралдары) орналасқан. Аралдар жеке-дара және топ болып кездеседі, аралдар тобын архипелаг деп атайды. Жер шарындағы ірі архипелагтар қатарына Канаданың Арктикалық архипелагы, Малайя архипелагы, Шпицберген архипелагы жатады.
Құрлық материктерге бөлінумен қатар, дүние бөліктеріне де жіктеледі. Дүние бөліктері дегеніміз құрлықтың ашылуы мен қоныстану ерекшеліктеріне сәйкес шартты түрде ажыратылатын тарихи-географиялық ірі аймақтар. Дүние бөліктері де алтау: Еуропа, Азия, Африка, («Ескі дүние»), Америка, Аустралия, Антарктика («Жаңа Дүние»).
Жер шарының аса ірі материгі Еуразияны ежелгі грек географтары екі дүние бөлігіне ажыратқан. Бұл дүние бөліктері Месопотамияны мекендеген ежелгі халықтар – финикиялықтардың «эреб»-батыс, «асу»-шығыс деген сөздерінің негізінде Еуропа және Азия деп аталған. Кейінірек ашылған Солтүстік және Оңтүстік Америка материктері табиғат жағдайларының айырмашылықтарына қарамастан, біртұтас Америка дүние бөлігіне біріктірілген. Дүние бөліктерінің құрамына көршілес жатқан аралдар да енеді.
1. Уточним условие задачи: Заряд первой сферы Q1 = +40 нКл Заряд второй сферы Q2 = +50 нКл
2. План решения: 1) Выясним структуру поля, создаваемого сферами. 2) Найдём напряжённость электрического поля, которое создают сферы в точке размещения заряда. 3) Вычислим силу, действующую на пробный заряд q = +10 нКл по формуле F = qE
3. Ход решения 1) Структура поля. Симметрия задачи. В электростатике существует, так называемая, теорема о единственности решения. Эта теорема утверждает, что если однозначно задана объёмная плотность зарядов (в том числе точечные, линейные и поверхностные заряды), а так же потенциалы на проводниках, то задача о нахождении электростатического поля и потенциала имеет единственно решение. В нашем случае заряды равномерно "размазаны" по поверхности сфер, т.е. можно считать что задана равномерная поверхностная плотность заряда. Если мы зафиксируем центр сфер, а потом начнём как угодно вращать их, то распределение зарядов не изменится, а значит при произвольном повороте системы не изменится и картина силовых линий электростатического поля (и само поле тоже). Говорят, что при повороте системы задача переходит сама в себя.
Если мы найдём конфигурацию силовых линий, удовлетворяющую этому условию, то найдём и единственное решение задачи. Простая логика подсказывает, то силовые линии электростатического поля направлены вдоль радиуса сфер (центрально-симметричное поле). Величина электрического поля зависит только от расстояния до центра сфер. Во всех других случаях задача и её решение при повороте само в себя не перейдёт.
E = E(r) * r₀, здесь r₀ - единичный радиус вектор, направленный от центра сфер к точечному заряду.
2) Величина электростатического поля E(r). Воспользуемся теоремой Гаусса: . Поток вектора напряжённости электростатического поля через любую замкнутую поверхность пропорционален величине свободного заряда, содержащегося внутри этой поверхности. В нашем случае удобно взять сферическую поверхность радиусом r (большим чем радиус заряженных сфер). Учтём, что на этой поверхности E(r) = const. Тогда Здесь Ω - площадь выбранной нами cферы. Тогда имеем:
3) Сила действующая на заряд. F = qE Тогда F = qE(r) r₀ ответ приведён в ньютонах.
Жер шары бетінің жалпы ауданы 510,2 млн.км-ге тең. Ол материктер мен мұхиттарға бөлінген. Құрлықты құрайтын материктер мен аралдар үлесіне шамамен 149,1 млн км немесе бүкіл Жер бетінің29,2%-ы келеді.
Жер шарында барлығы алты материк бар. Материктер қалыптасуы мен қазіргі табиғат ерекшеліктеріне сәйкес, солтүстік және оңтүстік жарты шар материктеріне топтастырылып, мынадай тәртіппен қарастырылады: Еуразия (54 млн км астам), Солтүстік Америка (24,2 млн км), Оңтүстік Америка (18,3 млн км), Африка (30,3 млн км), Аустралия мен Мұхит аралдары (9,0 млн км-ге жуық), Антарктика (14 млн км). Материктерге таяу жағалаудағы қайраңдар мен материктік беткейлерде материктік аралдар орналасқан. Олар – жер қыртысындағы қозғалыстар әсерінен құрлықтың кейіннен бөлініп қалған бөліктері, көбінесе ауданы ауқымды келеді (Гренландия, Мадагаскар, Британ аралдары және т.б.). Мұхиттардың қозғалмалы бөліктерінде жанартаулық аралдар (Исландия, Гавай, Азор аралдары), ал судың беткі температурасы +25С-тан жоғары аймақтарында маржандық аралдар (Үлкен Аустрия Тосқауыл рифі, Маржан теңізінің аралдары) орналасқан. Аралдар жеке-дара және топ болып кездеседі, аралдар тобын архипелаг деп атайды. Жер шарындағы ірі архипелагтар қатарына Канаданың Арктикалық архипелагы, Малайя архипелагы, Шпицберген архипелагы жатады.
Құрлық материктерге бөлінумен қатар, дүние бөліктеріне де жіктеледі. Дүние бөліктері дегеніміз құрлықтың ашылуы мен қоныстану ерекшеліктеріне сәйкес шартты түрде ажыратылатын тарихи-географиялық ірі аймақтар. Дүние бөліктері де алтау: Еуропа, Азия, Африка, («Ескі дүние»), Америка, Аустралия, Антарктика («Жаңа Дүние»).
Жер шарының аса ірі материгі Еуразияны ежелгі грек географтары екі дүние бөлігіне ажыратқан. Бұл дүние бөліктері Месопотамияны мекендеген ежелгі халықтар – финикиялықтардың «эреб»-батыс, «асу»-шығыс деген сөздерінің негізінде Еуропа және Азия деп аталған. Кейінірек ашылған Солтүстік және Оңтүстік Америка материктері табиғат жағдайларының айырмашылықтарына қарамастан, біртұтас Америка дүние бөлігіне біріктірілген. Дүние бөліктерінің құрамына көршілес жатқан аралдар да енеді.
Заряд первой сферы Q1 = +40 нКл
Заряд второй сферы Q2 = +50 нКл
2. План решения:
1) Выясним структуру поля, создаваемого сферами.
2) Найдём напряжённость электрического поля, которое создают сферы в точке размещения заряда.
3) Вычислим силу, действующую на пробный заряд q = +10 нКл по формуле F = qE
3. Ход решения
1) Структура поля. Симметрия задачи.
В электростатике существует, так называемая, теорема о единственности решения. Эта теорема утверждает, что если однозначно задана объёмная плотность зарядов (в том числе точечные, линейные и поверхностные заряды), а так же потенциалы на проводниках, то задача о нахождении электростатического поля и потенциала имеет единственно решение.
В нашем случае заряды равномерно "размазаны" по поверхности сфер, т.е. можно считать что задана равномерная поверхностная плотность заряда. Если мы зафиксируем центр сфер, а потом начнём как угодно вращать их, то распределение зарядов не изменится, а значит при произвольном повороте системы не изменится и картина силовых линий электростатического поля (и само поле тоже). Говорят, что при повороте системы задача переходит сама в себя.
Если мы найдём конфигурацию силовых линий, удовлетворяющую этому условию, то найдём и единственное решение задачи.
Простая логика подсказывает, то силовые линии электростатического поля направлены вдоль радиуса сфер (центрально-симметричное поле). Величина электрического поля зависит только от расстояния до центра сфер. Во всех других случаях задача и её решение при повороте само в себя не перейдёт.
E = E(r) * r₀, здесь r₀ - единичный радиус вектор, направленный от центра сфер к точечному заряду.
2) Величина электростатического поля E(r).
Воспользуемся теоремой Гаусса:
Поток вектора напряжённости электростатического поля через любую замкнутую поверхность пропорционален величине свободного заряда, содержащегося внутри этой поверхности.
В нашем случае удобно взять сферическую поверхность радиусом r (большим чем радиус заряженных сфер). Учтём, что на этой поверхности E(r) = const. Тогда
Здесь Ω - площадь выбранной нами cферы.
Тогда имеем:
3) Сила действующая на заряд.
F = qE
Тогда F = qE(r) r₀
ответ приведён в ньютонах.