4
16.00
Во внешнем однородном электрическом поле напряжённостью $E_0$ находятся две проводящие сферы радиусом $R_0$ на расстоянии $r$ друг от друга ($r>2R_0$), а линия, соединяющая их центры, сонаправлена с напряжённостью. Выбрав систему координат так, чтобы эта линия лежала на оси $Ox$, а её середина совпадала с началом координат $O$, найдите величину потенциала $\varphi(x, y)$ в каждой точке плоскости, проходящей через ось $Ox$, и напряжённость поля в каждой точке оси $Ox$.
Ответ:
$$\varphi(x, y) = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\left( x + r/2 - b_n \right) p_n}{4\pi\varepsilon_0 \left[ \left( x + r/2 - b_n \right) + y^2 \right]^{3/2}} + \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\left( x - r/2 + b_n \right) p_n}{4\pi\varepsilon_0 \left[ \left( x - r/2 + b_n \right) + y^2 \right]^{3/2}},$$
$$E(x,y=0) = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{p_n}{2\pi\varepsilon_0 \left|x + r/2 - b_n \right|^3} + \sum_{n=1}^{\infty} \frac{p_n}{2\pi\varepsilon_0 \left|x - r/2 + b_n \right|^3} + E_0,$$ где $p_n$ и $b_n$ задаются рекурсивными соотношениями: $r_n = r - b_n$, $b_{n+1} = R_0^2/r_n$, $p_{n+1} =p_n R_0^3/r_n^3$ и $r_1 = r$, $b_1 = 0$, $p_1 = 4\pi \varepsilon_0 E_0 R_0^3$.