Cómo encontrar las cargas eléctricas en los tres puntos de contorno alrededor del cable y el voltaje en el punto de prueba

Esto parece una tarea o una pregunta de prueba de un primer curso de electricidad y magnetismo. Asumiré que en realidad no es una pregunta de prueba activa (pero no puedo saberlo con certeza), y que el supuesto nivel de libro de texto es el de DJ Griffiths, Introducción a la Electrodinámica .

La idea es imitar los efectos del conductor cargado en forma de rombo con tres cargas puntuales, que es el corazón del llamado “método de imágenes”. Para ese fin, recuerde que el punto es tener los tres puntos. Al igual que las cargas, se reproduce el campo eléctrico (y también el potencial electrostático escalar: aquí no se mueve nada) fuera del conductor, donde las cargas de prueba y los detectores se pueden colocar libremente. Ahora, no tenemos el potencial escalar afuera (todavía), pero sí sabemos que el “voltaje” (= potencial electrostático escalar) es uniformemente [matemática] 100 \, V [/ matemática] en la superficie del conductor; esa es la condición límite para el potencial electrostático fuera del conductor.

Por lo menos entonces, el trío de cargos puntuales tiene que imitar eso . (De hecho, una vez que los valores límite coinciden, la singularidad de la solución garantiza que el campo coincida en cualquier otro lugar). Entonces:

  1. Escriba el potencial escalar conjunto para las tres cargas puntuales con nombre, usando sus posiciones dadas y los nombres ([matemática] Q_1 [/ matemática], [matemática] Q_2 [/ matemática] y [matemática] Q_3 [/ matemática]) por sus cargos.
  2. Exija que este potencial escalar conjunto se evalúe en [matemática] 100 \, V [/ matemática] en varios puntos de prueba donde estaría la superficie del conductor. (Recuerde, está reemplazando e imitando el conductor con las tres cargas de prueba).

Al elegir los puntos suficientes en el paso 2 de manera inteligente, debe poder completar el cálculo en cada punto y obtener una ecuación, lo que lleva a suficientes ecuaciones para resolver los valores reales de [matemáticas] Q_1 [/ matemáticas], [matemáticas] Q_2 [/ math] y [math] Q_3 [/ math] —si esto puede hacerse, ya que la declaración del problema implica que es posible. (El método si las imágenes no siempre son aplicables, lo que implica que la configuración de campo deseada no se puede imitar solo con las cargas de imagen; así que tenlo en cuenta, en caso de que te encuentres con alguna de ellas en algún momento).

Espero que esta sinopsis ayude.