Elektrostatik: hvad er det, formler og øvelser

elektrostatik det er den del af området med elektricitet, der studerer elektriske ladninger uden bevægelse, dvs. i en hviletilstand.

Elektrostatisk skærm

Elektrostatisk afskærmning gør det elektriske felt nul. Dette sker på grund af fordelingen af ​​overskydende elektriske ladninger i en leder. Afgifter af det samme tegn bevæger sig ofte, indtil de hviler.

Det er, hvad Michael Faraday beviste med Faradays bur. I dette eksperiment sad kemikeren inde i et bur, der blev udsat for en elektrisk afladning og efterlod det, uden at der skete noget for ham.

Læs også om:

• Faradays lov
• Faraday er konstant

Kraft og elektrostatisk energi

Elektrostatisk kraft er kraften i elektrostatisk interaktion mellem to elektriske ladninger gennem tiltrækning og frastødning.

Det beregnes ved Coulombs lov, som udtrykkes ved følgende formel:

Hvor,

k = elektrostatisk konstant
q1 og q2 = elektriske opladninger
r = afstand mellem opladninger

Den elektrostatiske konstant, også kendt som Coulomb-konstanten, påvirkes af miljøet, hvor de elektriske ladninger mødes. Således påvirker den elektrostatiske konstant kraftværdien.

Generelt i vakuum er dens værdi 9,10⁹ Nm² / Dz, men det kan vises i andre medier, for eksempel:

• Vand 1.1.10⁸ Nm² / Dz
• Benzen 2,3,10⁹ Nm² / Dz
• Olie 3.6.10⁹ Nm² / Dz

Elektrostatisk energi eller elektrisk potentiel energi er energi produceret af overskydende elektriske ladninger i friktion. Det måles ved hjælp af følgende formel:

Hvor,

k = elektrostatisk konstant
Q = kildebelastning
hvad = bevis eller testbelastning
d = afstand mellem opladninger

Elektrisk felt

Elektrisk felt er det sted, hvor elektriske ladninger koncentreres, hvis intensitet måles ved hjælp af formlen:

Hvor,

OG = elektrisk felt
F = elektrisk kraft
hvad = elektrisk opladning

Elektrisk ladning

På elektriske opladninger de er resultatet af tiltrækning eller frastødning af belastninger. Lignende afgifter afviser hinanden, mens modsatte tiltrækker.

De måles i coulomb, og den mindste af disse ladninger, der findes i naturen, er den grundlæggende ladning (e = 1,6, 10^-19 Ç).

Den elektriske ladningsformel er:

Q = n.e

Hvor,

Q = elektrisk opladning
ingen = antal elektroner
og = elementær ladning

Formler

Ud over de ovennævnte elektrostatiske formler anvendes følgende også:

Elektrisk potentiale

Hvor:

V = elektrisk potentiale
Ep = potentiel energi
Q = Elektrisk opladning

Potentiel forskel

U = v_B -v_Det

Hvor,

U = potentiel forskel
v_Det = elektrisk potentiale i a
v_B = elektrisk potentiale i b

Lær mere:

• Elektrisk strøm
• Elektrificeringsprocesser
• Elektrisk strøm
• Elektrostatik: Øvelser

Elektrostatik vs Elektrodynamik

Mens elektrostatik studerer elektriske ladninger uden bevægelse, Elektrodynamik studerer flytning af belastninger.

Elektrostatik og elektrodynamik er derfor områder inden for fysik, der er dedikeret til forskellige aspekter af elektricitet.

Ud over disse områder er der også Elektromagnetisme, som studerer elektricitetens kapacitet til at tiltrække og undertrykke poler.

Indgangseksamen øvelser

1. (UDESC-2013) To identiske sfærer, A og B, lavet af ledende materiale, har ladninger + 3e og -5e og er i kontakt. Efter ligevægt placeres sfære A i kontakt med en anden identisk sfære C, som har en elektrisk ladning på + 3e. Kontroller alternativet, der indeholder værdien af ​​den endelige elektriske ladning i sfære A.

a) + 2e
b) -1e
c) + 1e
d) -2e
e) 0e

Se svar

c) + 1e

Se også: Elektrisk opladning: Øvelser

2. (UFRR-2016) Et rektangulært plan for område A i det internationale system (SI) er ladet med en elektrisk ladning + Q, jævnt fordelt over hele overfladen. Hvad vil den elektriske ladningstæthed være i dette område?

a) Variabel værdi i coulomb / m enheder
b) + Q / A coulomb / m²
c) + Q coulomb / m⁴
d) -Q coulomb / m⁵
e) 10 Q coulomb / m

Se svar

b) + Q / A coulomb / m2

Se også: Coulombs lov - øvelser

3. (UEL-2011) Den hydrofobe karakter af polyurethan er forbundet med den elektrostatiske frastødningskraft mellem molekyler af materialet og vandmolekyler, et fysisk fænomen, der opstår mellem kroppe med elektriske ladninger på samme tegn. Det er korrekt at sige, at den elektrostatiske frastødningskraft

a) den har den modsatte retning af den elektrostatiske tiltrækningskraft mellem elektrisk neutrale kroppe
b) er større mellem to legemer med samme elektriske ladning + Q end mellem to legemer med samme elektriske ladning -Q
c) vil være dobbelt så stor, hvis afstanden mellem de belastede kroppe reduceres med halvdelen
d) øges med kvadratet for afstanden mellem elektrisk ladede kroppe
e) er direkte proportional med ladningens størrelse for elektrisk ladede kroppe

Se svar

e) er direkte proportional med ladningens størrelse for elektrisk ladede kroppe.

Se også: elektrisk strøm