Elektrische Ladung ist die Eigenschaft von Teilchen, andere anzuziehen oder nicht anzuziehen. Elektronen ziehen beispielsweise Protonen an, während Neutronen von Elektronen weder angezogen noch abgestoßen werden.
Ein Körper ist neutral, wenn er die gleiche Menge an Elektronen und Protonen hat. Wenn es mehr Elektronen als Protonen hat, wird es negativ elektrisiert. Andererseits, wenn die Anzahl der Elektronen kleiner ist als die Anzahl der Protonen, wird es positiv elektrisiert.
Nutzen Sie die geklärten und kommentierten Fragen, um Ihre Zweifel zum Thema Elektrostatik auszuräumen.
Gelöste Probleme
1) UFRGS - 2018
Eine negative Ladung Q wird einer isolierten, elektrisch neutral leitenden Kugel angenähert. Die Kugel wird dann mit einem Anschlussdraht geerdet. Kreuzen Sie die Alternative an, die die Lücken in der folgenden Anweisung korrekt ausfüllt, in der Reihenfolge, in der sie erscheinen. Wenn Ladung Q weit weg bewegt wird, während der Ball geerdet ist und der Boden dann nicht geerdet ist, wird der Ball ________. Auf der anderen Seite, wenn zuerst der Boden entfernt wird und dann die Ladung Q entfernt wird, ist die Kugel ________ .
a) elektrisch neutral - positiv geladen
b) elektrisch neutral - negativ geladen
c) positiv geladen - elektrisch neutral
d) positiv geladen - negativ geladen
e) negativ geladen - positiv geladen
Wenn sich eine neutrale leitende Kugel einer negativen Ladung nähert, bewirkt eine abstoßende Kraft, dass sich Elektronen im Bereich der Kugel ansammeln, der am weitesten von der Ladung entfernt ist.
Auf diese Weise ist der Bereich, der der Kugel am nächsten ist, elektronenarm. In der ersten Situation führt das Erden der Kugel während des Entfernens der Last dazu, dass die Last auf der Kugel in die Neutralstellung zurückkehrt.
In der zweiten Situation, wenn die Last nach dem Entfernen des Bodens wegbewegt wird, führt dies zu Überlasten. Negative, die sich an einem Ende der Kugel angesammelt haben, werden zur Erde abgeleitet, wodurch die Kugel positiv wird geladen.
Alternative: a) elektrisch neutral - positiv geladen
Ein metallisches Objekt X, elektrisch isoliert, hat eine negative Ladung von 5,0 x 10-12. Ein zweites metallisches Objekt, Y, neutral, das in Kontakt mit der Erde gehalten wird, wird dem ersten näher gebracht und es entsteht ein Funke zwischen ihnen, ohne dass sie sich berühren. Die Funkendauer beträgt 0,5 s und seine Intensität beträgt 10-11 DAS. Am Ende dieses Prozesses sind die gesamten elektrischen Ladungen der Objekte X bzw. Y
a) Null und Null.
b) Null und – 5,0 x 10-12 .
c) - 2,5 x 10-12 C und - 2,5 x 10-12 .
d) - 2,5 x 10-12 C und +2,5 x 10-12 .
e) + 5,0 x 10-12 C und null
Die in der dargestellten Situation umgeschlagene Frachtmenge lässt sich nach folgender Formel berechnen:
Anstelle der angegebenen Werte haben wir:
Somit erhielt Objekt y eine Gebühr von 5,10-12 C, aber da es geerdet ist, wird diese überschüssige Ladung abfließen und das Objekt hat eine Gesamtladung von Null.
Der Überschuss an negativen Ladungen, die sich auf Objekt x befanden, wurde, wie wir berechnet haben, vollständig auf Objekt y übertragen. Daher wird Ihre Gesamtladung auch gleich Null sein.
Alternative: a) Null und Null
Zwei identische Metallstäbe werden mit einer Ladung von 9,0 µC aufgeladen. Sie werden mit einem dritten Stab in Kontakt gebracht, der ebenfalls mit den anderen beiden identisch ist, aber dessen Nettoladung Null ist. Nachdem der Kontakt zwischen ihnen hergestellt wurde, bewegen sich die drei Stöcke auseinander. Wie hoch ist die Nettoladung in µC auf dem dritten Stab?
a) 3,0
b) 4,5
c) 6,0
d) 9,0
e) 18
Bei der Kontaktelektrisierung wird bei identischen Körpern die Ladung gleichmäßig auf die Körper verteilt.
Somit wird die Ladung von 18 µC (9 + 9) durch 3 geteilt, sodass jeder Stab nach dem Kontakt eine Nettoladung von 6 µC (18:3) hat.
Alternative: c) 6.0
In einem Physikunterricht wurden zwei identische metallische Kugeln verwendet, X und Y: X hängt an a isolierender Draht in Form eines Pendels und Y auf einem isolierenden Träger befestigt, wie in der Abbildung gezeigt brüllen. Die Kugeln sind zunächst beabstandet, wobei X positiv geladen und Y elektrisch neutral ist.
Betrachten Sie die folgende Beschreibung von zwei einfachen Verfahren, um mögliche Elektrifizierungsprozesse zu demonstrieren und markieren Sie dann die Alternative, die die Lücken in den Aussagen richtig ausfüllt, in der Reihenfolge, in der erscheinen.
I - Die Kugel Y wird X angenähert, ohne dass sie sich berühren. In diesem Fall wird experimentell verifiziert, dass die Kugel X durch die Kugel Y _____________ ist.
II - Die Kugel Y wird X angenähert, ohne dass sie sich berühren. In dieser Position gehalten wird die Y-Kugel über ein Anschlusskabel mit Erde verbunden. Noch in dieser Position in der Nähe von X bricht Y den Kontakt mit der Erde ab und bewegt Y wieder von X weg. In diesem Fall wird die Kugel Y zu _____________ .
a) angezogen - elektrisch neutral
b) angezogen - positiv geladen
c) angezogen - negativ geladen
d) abgestoßen - positiv geladen
e) abgestoßen - negativ geladen
In Verfahren I werden bei der Annäherung von Kugel Y an Kugel X, die positiv geladen ist, Elektronen von der Region angezogen, die X am nächsten ist. Somit wird Kugel X von Kugel Y angezogen.
Im zweiten Prozess wird durch die Verbindung der Y-Kugel mit einem leitenden Draht der Bereich, in dem Elektronen fehlen, negativ geladen. Beim Unterbrechen dieser Verbindung wird die Kugel Y negativ geladen.
Alternative: c) angezogen - negativ geladen
Weitere Informationen finden Sie unter Elektrostatik und Elektrostatik: Übungen.
5) Fuvest - 2015
In einer Physik-Laborklasse wurde zum Studium der Eigenschaften elektrischer Ladungen ein Experiment durchgeführt, bei dem kleine elektrifizierte Kugeln werden in den oberen Teil einer Kammer im Vakuum injiziert, wo ein gleichförmiges elektrisches Feld in der gleichen Richtung und Richtung wie die lokale Beschleunigung des Schwere. Es wurde beobachtet, dass bei einem elektrischen Feld mit einem Modul gleich 2 x 103 V/m, eine der Kugeln, Masse 3,2 x 10-15 kg, blieb mit konstanter Geschwindigkeit in der Kammer. Diese Kugel hat
a) die gleiche Anzahl von Elektronen und Protonen.
b) 100 Elektronen mehr als Protonen.
c) 100 Elektronen weniger als Protonen.
d) 2000 Elektronen mehr als Protonen.
e) 2000 Elektronen weniger als Protonen.
Notieren und übernehmen: Elektronenladung = - 1,6 x 10-19; Protonenladung = + 1,6 x 10+19; lokale Erdbeschleunigung = 10 m/s2
Da die Ladung mit konstanter Geschwindigkeit in der Kammer blieb, bedeutet dies, dass die Nettokraft gleich Null ist.
Da die Gewichtskraft und die elektrische Kraft die auf die Last wirkenden Kräfte sind, müssen sie die gleiche Stärke und entgegengesetzte Richtung haben, damit die resultierende Kraft gleich Null ist.
Die elektrische Kraft berechnet sich nach der Formel Felektrisch = q. E ist das durch P = m.g gegebene Kraftgewicht, also gilt:
Da die Ladung durch q = n.e gegeben ist, gilt:
Damit die elektrische Kraft die entgegengesetzte Richtung der Gewichtskraft hat, muss die Ladung negativ sein, auf diese Weise hat die Kraft die entgegengesetzte Richtung zum elektrischen Feld. Wir werden also überschüssige Elektronen haben.
Alternative: b) 100 Elektronen mehr als Protonen.
Um mehr darüber zu erfahren, siehe auch Elektrisches Feld und Übungen zum elektrischen Feld.
6) UFLA - 2010
Zwei gleich entladene leitfähige Kugeln 1 und 2 stehen miteinander in Kontakt und werden auf einer isolierenden Oberfläche getragen. Ein positiv elektrifizierter Schlagstock wird an einen von ihnen herangeführt, ohne ihn zu berühren, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Dann werden die Kugeln entfernt und der elektrifizierte Stab wird entfernt.
Es ist richtig zu sagen, dass
a) Die Kugeln bleiben unbelastet, da keine Ladungsübertragung zwischen Stab und Kugeln stattfindet.
b) Sphäre 1, die dem Stab am nächsten ist, wird positiv geladen und Sphäre 2 negativ geladen.
c) die Kugeln sind mit gleichen Ladungen und entgegengesetzten Vorzeichen elektrisiert.
d) die Kugeln sind mit Ladungen gleichen Vorzeichens und beide mit negativem Vorzeichen geladen, da der Stab entgegengesetzte Ladungen anzieht.
Die positiven Ladungen auf dem Stab ziehen die negativen Ladungen zu Kugel 1 und Kugel 2 wird zu wenig Elektronen haben.
Durch das Trennen der beiden Kugeln, wobei der Stab in derselben Position gehalten wird, wird Kugel 1 negativ elektrisiert und Kugel 2 wird positiv geladen.
Alternative: c) die Kugeln werden mit gleichen Ladungen und entgegengesetzten Vorzeichen elektrisiert.
