¿Cómo se puede derivar una expresión para la energía total almacenada en el campo e producida por una esfera sólida aislante de radio R que tiene una densidad de carga uniforme dada por rho = Ar ^ 2 (donde A es una constante)?

Supongo que su esfera (radio R) está cargada con rho = A r ^ 2 dentro de la esfera, y rho = 0 fuera de la esfera. (Si es otra cosa, entonces adapta las matemáticas)

Calcular el campo eléctrico dentro de la esfera en un punto r no es difícil, y dará E = 1 sobre (4 pi epsilon_0) * (A sobre 3) * r ^ 3. (Use gauss + simetría esférica). La densidad de carga no es uniforme, sino que depende solo de r, por lo que todavía tenemos simetría espermática.

Luego viene la energía eléctrica.
La expresión general para la densidad de energía en el campo EB es (cf http://en.m.wikipedia.org/wiki/E…)
u = épsilon sobre 2 | E | ^ 2 + 1 sobre (2 mu) | B | ^ 2
Para obtener la energía total U, necesitamos integrarnos sobre la esfera
U = (épsilon sobre 2) integral (| E | ^ 2 dV)

Lo que lleva al resultado: U = (A ^ 2 * R ^ 7) sobre (126 * 4 pi épsilon).

Esto no es densidad uniforme. Su función de densidad depende del radio, r.