Elektriske feltøvelser

Det elektriske felt repræsenterer ændringen i rummet omkring en elektrisk ladning. Det er repræsenteret af linjer kaldet kraftledninger.

Dette emne er en del af det elektrostatiske indhold. Så udnyt de øvelser, som Toda Matéria har forberedt til dig, test din viden og fjern tvivl ved at følge de nævnte beslutninger.

Problemer løst og kommenteret

1) UFRGS - 2019

Figuren nedenfor viser i tværsnit et system med tre elektriske ladninger med deres respektive sæt af potentiale.

Kontroller det alternativ, der korrekt udfylder de tomme felter i udsagnet nedenfor, i den rækkefølge, de vises i. Fra potentialudligningen kan det siges, at belastningerne... har tegn... og at belastningsmodulerne er sådan, at... .

a) 1 og 2 - lig - q1 b) 1 og 3 - lig - q1 c) 1 og 2 - modsat - q1 d) 2 og 3 - modsat - q1> q2> q3
e) 2 og 3 - lig - q1> q2> q3

Se svar

Ækvipotentiale overflader repræsenterer overflader dannet af punkter, der har samme elektriske potentiale.

Overholdende tegningen identificerede vi, at mellem ladninger 1 og 2 er der fælles overflader, dette sker, når ladningerne har det samme tegn. Derfor har 1 og 2 lige store afgifter.

Fra tegningen observerer vi også, at belastning 1 er den med det mindste belastningsmodul, da den har det mindste antal overflader, og belastning 3 er den med det højeste antal.

Derfor er vi nødt til at q1

Alternativ: a) 1 og 2 - lig - q1

2) UERJ - 2019

I illustrationen er punkterne I, II, III og IV repræsenteret i et ensartet elektrisk felt.

En partikel med ubetydelig masse og positiv ladning opnår den højest mulige elektriske potentielle energi, hvis den placeres på det punkt:

der
b) II
c) III
d) IV

Se svar

I et ensartet elektrisk felt har en positiv partikel større elektrisk potentialenergi, jo tættere den er på den positive plade.

I dette tilfælde er punkt I, hvor belastningen har den største potentielle energi.

Alternativ: a) I

3) UECE - 2016

Elektrostatisk udfælder er udstyr, der kan bruges til at fjerne små partikler, der findes i udstødningsgasser i industrielle skorstene. Det grundlæggende funktionsprincip for udstyret er ionisering af disse partikler efterfulgt af fjernelse ved brug af et elektrisk felt i det område, hvor de passerer. Antag, at en af ​​dem har massen m, erhverver en ladning af værdien q og udsættes for et elektrisk felt med modul E. Den elektriske kraft på denne partikel er givet af

a) mqE.
b) mE / qb.
c) q / E.
d) qE.

Se svar

Intensiteten af ​​den elektriske kraft, der virker på en ladning, der er placeret i et område, hvor der er et elektrisk felt, er lig med ladningens produkt med størrelsen af ​​det elektriske felt, dvs. F = q. OG.

Alternativ: d) qE

4) Fuvest - 2015

I et laboratorium for fysik for at studere egenskaber ved elektriske ladninger blev der udført et eksperiment, hvor små elektrificerede sfærer injiceres i den øverste del af et kammer i et vakuum, hvor der er et ensartet elektrisk felt i samme retning og retning som den lokale acceleration af tyngdekraft. Det blev observeret, at med et elektrisk felt med et modul svarende til 2 x 10³ V / m, en af ​​kuglerne, med en masse 3,2 x 10^-15 kg, forblev ved konstant hastighed inde i kammeret. Denne sfære har (overvej: elektronladning = - 1,6 x 10^-19 Ç; protonladning = + 1,6 x 10^-19 Ç; lokal tyngdeacceleration = 10 m / s²)

a) det samme antal elektroner og protoner.
b) 100 flere elektroner end protoner.
c) 100 elektroner mindre end protoner.
d) 2000 flere elektroner end protoner.
e) 2000 elektroner mindre end protoner.

Se svar

Ifølge oplysningerne i problemet identificerede vi, at de kræfter, der virker på kuglen, er vægtkraften og den elektriske kraft.

Da kuglen forbliver i kammeret med konstant hastighed, konkluderer vi, at disse to kræfter har samme størrelse og modsat retning. Som billedet nedenfor:

På denne måde kan vi beregne belastningens modul ved at ligne de to kræfter, der virker på kuglen, det vil sige:

Lad os nu bruge følgende forhold for at finde antallet af ekstra partikler:

q = n.e

være,

n: antal ekstra elektroner eller protoner
e: elementær ladning

Derfor har vi udskiftet de værdier, der er angivet i problemet:

Som vi har set, skal den elektriske kraft have den modsatte retning fra vægtkraften.

For at dette kan ske, skal opladningen have et negativt tegn, da den elektriske kraft og det elektriske felt også har modsatte retninger.

Derfor skal kuglen have et større antal elektroner end protoner.

Alternativ: b) 100 elektroner mere end protoner.

5) Unesp - 2015

Elektriske modeller bruges ofte til at forklare transmission af information i forskellige systemer i menneskekroppen. Nervesystemet er for eksempel sammensat af neuroner (figur 1), celler afgrænset af en tynd lipoproteinmembran, der adskiller det intracellulære miljø fra det ekstracellulære miljø. Den indre del af membranen er negativt ladet, og den ydre del har en positiv ladning (figur 2) svarende til hvad der sker på kondensatorens plader.

Figur 3 repræsenterer et forstørret fragment af denne membran med tykkelse d, som er under virkningen af ​​et felt ensartet elektrisk, repræsenteret i figuren med dens kraftlinjer parallelt med hinanden og orienteret mod op. Den potentielle forskel mellem det intracellulære og det ekstracellulære medium er V. I betragtning af den elementære elektriske ladning som e, vil kaliumionen K +, der er angivet i figur 3, under påvirkning af dette elektriske felt blive udsat for en elektrisk kraft, hvis modul kan skrives som

Se svar

I et ensartet elektrisk felt er potentialforskellen givet ved:

Det elektriske felt E er lig med forholdet mellem den elektriske kraft og ladningen, det vil sige:

Vi har erstattet dette forhold i det tidligere forhold:

Da vi kun har en kaliumion, bliver udtrykket q = n.e til q = e. Ved at erstatte denne værdi i det forrige udtryk og isolere kraften finder vi:

Alternativ: d)

6) Fuvest - 2015

Området mellem to flade og parallelle metalliske plader er vist i figuren på siden. De stiplede linjer repræsenterer det ensartede elektriske felt, der findes mellem pladerne. Afstanden mellem pladerne er 5 mm, og potentialforskellen mellem dem er 300 V. Koordinaterne for punkterne A, B og C er vist i figuren. (Skriv ned og vedtag: Systemet er i et vakuum. Elektronladning = -1,6.10^-19 Ç)

Bestemme

a) moduler OG_DET, OG_B og er_Ç af det elektriske felt ved henholdsvis punkterne A, B og C;

b) potentielle forskelle V_AB og V_F.Kr. mellem henholdsvis punkterne A og B og mellem punkterne B og C;

c) arbejdet udført af den elektriske kraft på en elektron, der bevæger sig fra punkt C til punkt A.

Se svar

a) Da det elektriske felt mellem pladerne er ensartet, vil værdien være den samme i punkterne A, B og C, dvs. E_DET = OG_B = OG_Ç = Og.

For at beregne modulet af E anvender vi følgende formel:

V = E.d

Hvor V = 300 V og d = 5 mm = 0,005 m, finder vi følgende værdi:

b) For at beregne de potentielle forskelle i de angivne punkter anvender vi den samme formel som ovenfor, i betragtning af de angivne afstande, det vil sige:

Lad os nu beregne den potentielle forskel mellem punkterne B og C. Til dette skal du bemærke, at disse to punkter ligger i samme afstand fra pladerne, det vil sige d_F.Kr. = 0,004 - 0,004 = 0.

På denne måde vil den potentielle forskel være lig med nul, det vil sige:

V_F.Kr. = 60 000. 0 = 0

c) For at beregne arbejdet bruger vi følgende formel:

Hvis potentialet i punkt C er lig med potentialet i punkt B, så er V_ç - V_DET = V_B - V_DET = - V_AB = - 180 V. Ved at erstatte denne værdi i formlen har vi:

7) UECE - 2014

Overvej det elektriske felt, der genereres af to punktformede elektriske ladninger, med lige værdier og modsatte tegn adskilt af en afstand d. Om denne elektriske feltvektor ved de lige store punkter i ladningerne er det korrekt at anføre det

a) har retningen vinkelret på linjen, der forbinder de to ladninger, og den samme retning på alle disse punkter.
b) har samme retning som linjen, der forbinder de to belastninger, men varierer i retning for hvert analyseret punkt.
c) har en retning vinkelret på linjen, der forbinder de to belastninger, men varierer i retning for hvert analyseret punkt.
d) har samme retning som linjen, der forbinder de to ladninger, og den samme retning på alle disse punkter.

Se svar

På billedet nedenfor er kraftlinjerne repræsenteret, når vi har to elektriske ladninger med modsatte signaler.

Da den elektriske feltvektor tangenterer kraftlinjerne ved hvert punkt, verificerer vi det ved punkterne lige langt fra ladningerne, vil vektoren have samme retning som linjen, der forbinder de to ladninger og den samme følelse.

Alternativ: d) har samme retning som linjen, der forbinder de to ladninger, og den samme retning på alle disse punkter.

For flere øvelser, se også:

• Elektrisk opladning: Øvelser
• Elektrostatik: Øvelser
• Coulombs lov: øvelser
• Resistor Association - Øvelser