В нижней половине незаряженного металлического шара находится крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости помещен отрицательный точечный заряд q < 0 (см. рис.). Нарисуйте картину силовых линий электростатического поля внутри полости и снаружи шара. Если поле равно нулю, напишите в данной области:
Если поле отлично от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь силовых линий.
1. Приведен схематический рисунок картины силовых линий: внутри полости — семейство прямых лучей, приходящих с поверхности полости по нормали и входящих в заряд; снаружи шара — семейство прямых лучей, приходящих с бесконечности и входящих в поверхность шара по нормали к ней.
2. Внутри проводника — электростатическое поле E = 0. Поэтому поле в полости обладает центральной симметрией и выглядит как поле точечного заряда q < 0, находящегося в центре полости. Силовые линии этого поля идут по нормали к поверхности полости, где равномерно распределён положительный индуцированный заряд –q > 0.
3. На наружной поверхности шара находится (в силу нейтральности шара в целом) индуцированный отрицательный заряд q < 0. В силу того, что внутри проводника а снаружи окружающие предметы расположены далеко от шара, этот заряд распределен по поверхности шара равномерно. Его поле вне шара выглядит как поле точечного заряда q < 0, расположенного в центре шара. Силовые линии входят в шар по нормали к его поверхности.

