تمارين المجال الكهربائي

يمثل المجال الكهربائي التغير في الفضاء حول الشحنة الكهربائية. يتم تمثيله بخطوط تسمى خطوط الكهرباء.

هذا الموضوع جزء من محتوى الكهرباء الساكنة. لذا ، استفد من التمارين التي أعدها Toda Matéria لك ، واختبر معلوماتك وقم بإزالة الشكوك باتباع القرارات المعلقة.

تم حل المشكلات والتعليق عليها

1) UFRGS - 2019

يوضح الشكل أدناه ، في المقطع العرضي ، نظامًا من ثلاث شحنات كهربائية مع مجموعة الأسطح متساوية الجهد الخاصة بكل منها.

تحقق من البديل الذي يملأ الفراغات بشكل صحيح في البيان أدناه ، بالترتيب الذي تظهر به. من التتبع المتساوي ، يمكن القول أن الأحمال... لديها علامات... وأن وحدات التحميل هي من هذا القبيل... .

أ) 1 و 2 - متساويان - q1 ب) 1 و 3 - متساوون - q1 ج) 1 و 2 - المقابل - q1 د) 2 و 3 - المقابل - q1> q2> q3
هـ) 2 و 3 - متساويان - q1> q2> q3

انظر للاجابة

تمثل الأسطح متساوية الجهد الأسطح التي تتكون من نقاط لها نفس الإمكانات الكهربائية.

عند ملاحظة الرسم ، حددنا أنه بين الشحنتين 1 و 2 توجد أسطح مشتركة ، وهذا يحدث عندما تحمل الشحنات نفس العلامة. لذلك ، 1 و 2 لهما رسوم متساوية.

من الرسم ، نلاحظ أيضًا أن الحمل 1 هو الذي يحتوي على أصغر معامل حمل ، حيث يحتوي على أصغر عدد من الأسطح ، والحمل 3 هو الذي يحتوي على أكبر عدد.

لذلك ، علينا q1

البديل: أ) 1 و 2 - متساويان - q1

2) UERJ - 2019

في الرسم التوضيحي ، يتم تمثيل النقاط الأول والثاني والثالث والرابع في مجال كهربائي موحد.

يكتسب الجسيم ذو الكتلة الضئيلة والشحنة الموجبة أعلى طاقة كهربائية كامنة ممكنة إذا وُضِع عند النقطة:

هناك
ب) ثانيا
ج) ثالثا
د) رابعا

انظر للاجابة

في مجال كهربائي موحد ، يكون للجسيم الموجب طاقة وضع كهربائية أكبر كلما اقترب من اللوحة الموجبة.

في هذه الحالة ، النقطة I هي المكان الذي سيكون فيه للحمل أكبر طاقة كامنة.

البديل: أ)

3) UECE - 2016

المرسب الكهربائي هو جهاز يمكن استخدامه لإزالة الجزيئات الصغيرة الموجودة في غازات العادم في المداخن الصناعية. مبدأ التشغيل الأساسي للمعدات هو تأين هذه الجسيمات ، متبوعًا بإزالتها باستخدام مجال كهربائي في المنطقة التي تمر فيها. لنفترض أن أحدهم لديه كتلة m ، ويكتسب شحنة بقيمة q ويخضع لمجال كهربائي من المعامل E. تُعطى القوة الكهربائية المؤثرة على هذا الجسيم بواسطة

أ) mqE.
ب) مي / كيو ب.
ج) ف / هـ.
د) qE.

انظر للاجابة

شدة القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة تقع في منطقة يوجد بها مجال كهربائي تساوي حاصل ضرب الشحنة بمقدار المجال الكهربائي ، أي F = q. و.

البديل: د) qE

4) Fuvest - 2015

في فصل معمل الفيزياء ، لدراسة خصائص الشحنات الكهربائية ، أجريت تجربة فيها كرات كهربائية صغيرة يتم حقنها في الجزء العلوي من الغرفة ، في فراغ ، حيث يوجد مجال كهربائي موحد في نفس اتجاه واتجاه التسارع المحلي لل الجاذبية. لوحظ أنه مع مجال كهربائي بمعامل يساوي 2 × 10³ V / م ، أحد الكرات ، كتلته 3.2 × 10^-15 كجم ، بقيت بسرعة ثابتة داخل الغرفة. هذه الكرة لها (ضع في اعتبارك: شحنة الإلكترون = - 1.6 × 10^-19 ج ؛ شحنة البروتون = + 1.6 × 10^-19 ج ؛ تسارع الجاذبية المحلي = 10 م / ث²)

أ) نفس عدد الإلكترونات والبروتونات.
ب) 100 إلكترون أكثر من البروتونات.
ج) 100 إلكترون أقل من البروتونات.
د) 2000 إلكترون أكثر من البروتونات.
ه) 2000 إلكترون أقل من البروتونات.

انظر للاجابة

وفقًا للمعلومات الواردة في المشكلة ، حددنا أن القوى المؤثرة على الكرة هي قوة الوزن والقوة الكهربائية.

نظرًا لأن الكرة تظل في الغرفة بسرعة ثابتة ، فإننا نستنتج أن هاتين القوتين لهما نفس الحجم والاتجاه المعاكسان. كالصورة أدناه:

بهذه الطريقة ، يمكننا حساب مقياس الحمل عن طريق مساواة القوتين المؤثرين على الكرة ، أي:

الآن ، لإيجاد عدد الجسيمات الإضافية ، دعنا نستخدم العلاقة التالية:

ف = لا

يجري،

n: عدد الإلكترونات أو البروتونات الإضافية
ه: الشحنة الأولية

لذلك ، عند استبدال القيم المشار إليها في المشكلة ، لدينا:

كما رأينا ، يجب أن يكون للقوة الكهربائية الاتجاه المعاكس لقوة الوزن.

ولكي يحدث هذا ، من الضروري أن يكون للشحنة إشارة سالبة ، لأنه بهذه الطريقة سيكون للقوة الكهربائية والمجال الكهربائي أيضًا اتجاهان متعاكسان.

لذلك ، يجب أن تحتوي الكرة على عدد من الإلكترونات أكبر من عدد البروتونات.

البديل: ب) 100 إلكترون أكثر من البروتونات.

5) Unesp - 2015

غالبًا ما تستخدم النماذج الكهربائية لشرح نقل المعلومات في أنظمة مختلفة في جسم الإنسان. يتكون الجهاز العصبي ، على سبيل المثال ، من الخلايا العصبية (الشكل 1) ، وهي خلايا محددة بواسطة غشاء بروتين شحمي رقيق يفصل البيئة داخل الخلايا عن البيئة خارج الخلية. الجزء الداخلي من الغشاء مشحون سالبًا والجزء الخارجي به شحنة موجبة (الشكل 2) ، على غرار ما يحدث في ألواح المكثف.

يمثل الشكل 3 جزءًا مكبرًا من هذا الغشاء ، بسمك d ، والذي يقع تحت تأثير المجال موحدة كهربائية ، ممثلة في الشكل بخطوط قوتها موازية لبعضها البعض وموجهة إلى فوق. الفرق المحتمل بين الوسط داخل الخلايا وخارج الخلية هو V. بالنظر إلى الشحنة الكهربائية الأولية مثل e ، فإن أيون البوتاسيوم K + ، المشار إليه في الشكل 3 ، تحت تأثير هذا المجال الكهربائي ، سيتعرض لقوة كهربائية يمكن كتابة وحدتها

انظر للاجابة

في المجال الكهربائي المنتظم ، يتم إعطاء فرق الجهد من خلال:

المجال الكهربائي E يساوي النسبة بين القوة الكهربائية والشحنة ، أي:

استبدال هذه العلاقة في العلاقة السابقة ، لدينا:

نظرًا لأن لدينا أيون بوتاسيوم واحد فقط ، فإن التعبير q = n.e سيصبح q = e. بالتعويض عن هذه القيمة في التعبير السابق وعزل القوة نجد:

البديل: د)

6) Fuvest - 2015

تظهر المنطقة الواقعة بين لوحين معدنيين مستويين ومتوازيين في الشكل على الجانب. تمثل الخطوط المتقطعة المجال الكهربائي المنتظم الموجود بين اللوحات. المسافة بين اللوحين 5 مم وفرق الجهد بينهما 300 فولت. إحداثيات النقاط A و B و C موضحة في الشكل. (اكتب واعتمد: النظام في فراغ. شحنة الإلكترون = -1.6.10^-19 ج)

تحديد

أ) الوحدات و_ال، و_ب وهو_ج للمجال الكهربائي عند النقاط A و B و C على التوالي ؛

ب) الاختلافات المحتملة V_AB و V._{قبل الميلاد} بين النقطتين A و B وبين النقطتين B و C على التوالي ؛

ج) العمل المؤداة بواسطة القوة الكهربائية المؤثرة على إلكترون يتحرك من النقطة C إلى النقطة A.

انظر للاجابة

أ) بما أن المجال الكهربائي بين الألواح منتظم ، فإن القيمة ستكون هي نفسها عند النقاط A و B و C ، أي E_ال = و_ب = و_ج = و.

لحساب معامل E ، سنطبق الصيغة التالية:

V = E.d

حيث V = 300 V و d = 5 mm = 0.005 m ، سنجد القيمة التالية:

ب) لحساب الفروق المحتملة للنقاط المشار إليها ، سنطبق نفس الصيغة المذكورة أعلاه ، مع مراعاة المسافات المشار إليها ، أي:

الآن دعونا نحسب فرق الجهد بين النقطتين B و C. لهذا ، لاحظ أن هاتين النقطتين على نفس المسافة من اللوحين ، أي د_{قبل الميلاد} = 0,004 - 0,004 = 0.

بهذه الطريقة ، سيكون فرق الجهد مساويًا للصفر ، أي:

الخامس_{قبل الميلاد} = 60 000. 0 = 0

ج) لحساب العمل سنستخدم الصيغة التالية:

إذا كانت إمكانات النقطة C تساوي تلك الخاصة بالنقطة B ، فعندئذٍ_ç - الخامس_ال = V._ب - الخامس_ال = - V._AB = - 180 فولت. باستبدال هذه القيمة في الصيغة ، لدينا:

7) UECE - 2014

ضع في اعتبارك المجال الكهربي الناتج عن شحنتين كهربائيتين نقطيتين ، بقيم متساوية وعلامات متقابلة ، مفصولة بمسافة د. حول متجه المجال الكهربائي هذا عند النقاط المتساوية الأبعاد للشحنات ، من الصحيح ذكر ذلك

أ) له اتجاه عمودي على الخط الذي يربط بين الشحنتين ونفس الاتجاه في كل هذه النقاط.
ب) له نفس اتجاه الخط الذي يربط بين الحملتين ، ولكنه يختلف في الاتجاه لكل نقطة يتم تحليلها.
ج) له اتجاه عمودي على الخط الذي يربط بين الحملتين ، ولكنه يختلف في الاتجاه لكل نقطة يتم تحليلها.
د) له نفس اتجاه الخط الذي يربط بين الشحنتين ونفس الاتجاه في كل هذه النقاط.

انظر للاجابة

في الصورة أدناه ، يتم تمثيل خطوط القوة عندما يكون لدينا شحنتان كهربائيتان بإشارات معاكسة.

نظرًا لأن متجه المجال الكهربائي يُماس خطوط القوة عند كل نقطة ، فإننا نتحقق من ذلك عند النقاط على مسافة متساوية من الشحنات ، سيكون للمتجه نفس اتجاه الخط الذي يربط بين الشحنتين ونفسه اشارة.

البديل: د) له نفس اتجاه الخط الذي يربط بين الشحنتين ونفس الاتجاه في كل هذه النقاط.

لمزيد من التمارين ، انظر أيضًا:

• الشحنة الكهربائية: تمارين
• الكهرباء الساكنة: تمارين
• قانون كولوم: تمارين
• جمعية المقاوم - تمارين