Buenos días,
A la hora de realizar el apartado b) del ejercicio 2.5 del libro Fundamentos de la teoría electromagnética de John R. Reitz, cuyo enunciado es: Un cilindro circular recto de radio R y altura L se orienta a lo largo del eje z. Tiene una densidad de carga volumétrica no uniforme dada por con respecto a un origen en el centro del cilindro. Encuentre la fuerza sobre una carga puntual q colocada en el centro del cilindro, el resultado que yo he obtenido difiere del resultado que se encuentra en el libro, y no encuentro el error en mi desarrollo.
Para hacer el ejercicio he empezado con un pequeño esquema del cilindro:
Donde se puede observar que el diferencial de campo eléctrico es el que sigue:
.
Por simetría el campo eléctrico es nulo excepto en el eje z, de forma que el diferencial de campo en el eje z es:
Una vez obtenemos esta integral, podemos pasar el diferencial de volumen a coordenadas cilíndricas facilitando los recintos de integración. , de forma que la integral de arriba queda como:
La cual podemos resolver, empezando por la integral del ángulo.
Aquí aplicamos un cambio de variable cambiando de paso los límites:
(el límite por arriba)
(el límite por abajo)
Y ya metiendo esta integral en la calculadora de integrales (ya estaba un poco cansado de integrar ) me da el siguiente resultado:
El cual reordenando y utilizando que obtenemos que el campo eléctrico en el origen es:
Mi problema viene cuando comparo el resultado con la solución del libro:
Se puede ver que coincide en todo menos en el interior del logaritmo. No se si es que me he equivocado en el planteamiento o en el desarrollo, o es que directamente no se me ocurre ninguna forma de operar algebraicamente con el interior de mi logaritmo. Muchas gracias.
A la hora de realizar el apartado b) del ejercicio 2.5 del libro Fundamentos de la teoría electromagnética de John R. Reitz, cuyo enunciado es: Un cilindro circular recto de radio R y altura L se orienta a lo largo del eje z. Tiene una densidad de carga volumétrica no uniforme dada por con respecto a un origen en el centro del cilindro. Encuentre la fuerza sobre una carga puntual q colocada en el centro del cilindro, el resultado que yo he obtenido difiere del resultado que se encuentra en el libro, y no encuentro el error en mi desarrollo.
Para hacer el ejercicio he empezado con un pequeño esquema del cilindro:
Donde se puede observar que el diferencial de campo eléctrico es el que sigue:
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Por simetría el campo eléctrico es nulo excepto en el eje z, de forma que el diferencial de campo en el eje z es:
Una vez obtenemos esta integral, podemos pasar el diferencial de volumen a coordenadas cilíndricas facilitando los recintos de integración. , de forma que la integral de arriba queda como:
La cual podemos resolver, empezando por la integral del ángulo.
Aquí aplicamos un cambio de variable cambiando de paso los límites:
(el límite por arriba)
(el límite por abajo)
Y ya metiendo esta integral en la calculadora de integrales (ya estaba un poco cansado de integrar ) me da el siguiente resultado:
El cual reordenando y utilizando que obtenemos que el campo eléctrico en el origen es:
Mi problema viene cuando comparo el resultado con la solución del libro:
Se puede ver que coincide en todo menos en el interior del logaritmo. No se si es que me he equivocado en el planteamiento o en el desarrollo, o es que directamente no se me ocurre ninguna forma de operar algebraicamente con el interior de mi logaritmo. Muchas gracias.