Flusso di campo – esercizio 4

Sulla superfice curva della sfera sappiamo che il campo elettrico prodotto dalla carica $Q$ è

$E=\frac{kQ}{R^2}$

Se poniamo che l'altezza della carica sia molto piccola rispetto a $R$ (quasi come si trovasse sulla superfice) la distanza tra la carica e i punti del guscio è circa $R$

Quindi possiamo calcolare il flusso semplicemente facendo il prodotto tra il campo elettrico e la superfice della mezza sfera

$Φ=E\cdot A=\frac{kQ}{R^2}\cdot \frac{1}{2}\cdot 4πR^2$

$Φ=2kQπ$

Sostituendo $k=1/4πε_0$ otteniamo

$Φ=\frac{Q}{2ε_0}$

E questo è il flusso lungo la superfice curva, per ricavare il flusso lungo la superfice piana usiamo il teorema di Gauss. Infatti per il teorema di Gauss il flusso totale è nullo se non è presente nessuna carica all'interno della superfice, quindi la somma del flusso della superfice piana e della superfice curva deve fare 0

$Φ_{TOT}=0$

$Φ_p+Φ_c=0 → Φ_p=-Φ_c$

Quindi

$Φ_p=-\frac{Q}{2ε_0}$