Ηλεκτροστατική: τι είναι, τύποι και ασκήσεις

ηλεκτροστατική Είναι το τμήμα της ηλεκτρικής ενέργειας που μελετά ηλεκτρικά φορτία χωρίς κίνηση, δηλαδή σε κατάσταση ηρεμίας.

Ηλεκτροστατική ασπίδα

Η ηλεκτροστατική θωράκιση καθιστά το ηλεκτρικό πεδίο μηδενικό. Αυτό συμβαίνει λόγω της κατανομής των υπερβολικών ηλεκτρικών φορτίων σε έναν αγωγό. Οι χρεώσεις του ίδιου σημείου τείνουν να απομακρύνονται μέχρι να ξεκουραστούν.

Αυτό απέδειξε ο Michael Faraday με το Κλουβί Faraday. Σε αυτό το πείραμα, ο φαρμακοποιός κάθισε μέσα σε ένα κλουβί που υπέστη ηλεκτρική εκφόρτιση και το άφησε χωρίς να συμβεί κάτι.

Διαβάστε επίσης:

• Ο νόμος του Faraday
• Η σταθερά του Faraday

Δύναμη και ηλεκτροστατική ενέργεια

Η ηλεκτροστατική δύναμη είναι η δύναμη της ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο ηλεκτρικών φορτίων μέσω έλξης και απώθησης.

Υπολογίζεται από Ο νόμος του Coulomb, που εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο:

Οπου,

κ = ηλεκτροστατική σταθερά
q1 και q2 = ηλεκτρικά φορτία
ρ = απόσταση μεταξύ χρεώσεων

Η ηλεκτροστατική σταθερά, επίσης γνωστή ως σταθερά Coulomb, επηρεάζεται από το περιβάλλον όπου συναντώνται τα ηλεκτρικά φορτία. Έτσι, η ηλεκτροστατική σταθερά επηρεάζει την τιμή δύναμης.

Συνήθως σε κενό, η τιμή του είναι 9.10⁹ Νμ² /ΝΤΟ², αλλά μπορεί να εμφανιστεί σε άλλα μέσα, για παράδειγμα:

• Νερό 1.1.10⁸ Νμ² /ΝΤΟ²
• Βενζόλιο 2,3.10⁹ Νμ² /ΝΤΟ²
• Λάδι 3.6.10⁹ Νμ² /ΝΤΟ²

Η ηλεκτροστατική ενέργεια ή η ηλεκτρική ενέργεια είναι η ενέργεια που παράγεται από υπερβολικά ηλεκτρικά φορτία σε τριβή. Μετράται με τον ακόλουθο τύπο:

Οπου,

κ = ηλεκτροστατική σταθερά
Ερ = φορτίο πηγής
τι = απόδειξη ή δοκιμαστικό φορτίο
ρε = απόσταση μεταξύ χρεώσεων

Ηλεκτρικό πεδίο

Ηλεκτρικό πεδίο είναι ο τόπος όπου συγκεντρώνονται τα ηλεκτρικά φορτία, του οποίου η ένταση μετριέται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Οπου,

ΚΑΙ = ηλεκτρικό πεδίο
φά = ηλεκτρική δύναμη
τι = ηλεκτρικό φορτίο

Ηλεκτρικό φορτίο

Στο ηλεκτρικά φορτία είναι το αποτέλεσμα της έλξης ή απώθησης φορτίων. Παρόμοιες χρεώσεις απωθούν μεταξύ τους, ενώ αντίθετα προσελκύουν.

Μετράται σε coulomb και το μικρότερο τέτοιο φορτίο που βρίσκεται στη φύση είναι το στοιχειώδες φορτίο (e = 1.6 .10^-19 ΝΤΟ).

Ο τύπος ηλεκτρικής φόρτισης είναι:

Q = δηλ

Οπου,

Ερ = ηλεκτρικό φορτίο
όχι = αριθμός ηλεκτρονίων
και = στοιχειώδης χρέωση

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΙ τυποι

Εκτός από τους ηλεκτροστατικούς τύπους που αναφέρονται παραπάνω, χρησιμοποιούνται επίσης τα ακόλουθα:

Ηλεκτρικό δυναμικό

Οπου:

Β = ηλεκτρικό δυναμικό
Επ = πιθανή ενέργεια
Ερ = Ηλεκτρικό φορτίο

Πιθανή διαφορά

U = ν_σι -β_ο

Οπου,

Ε = πιθανή διαφορά
β_ο = ηλεκτρικό δυναμικό σε α
β_σι = ηλεκτρικό δυναμικό στο b

Μάθετε περισσότερα:

• Ηλεκτρική ενέργεια
• Διαδικασίες ηλεκτροδότησης
• Ηλεκτρικό ρεύμα
• Ηλεκτροστατική: Ασκήσεις

Ηλεκτροστατική έναντι Ηλεκτροδυναμικής

Ενώ η Ηλεκτροστατική μελετά ηλεκτρικά φορτία χωρίς κίνηση, Ηλεκτροδυναμική μελετά την κίνηση φορτίων.

Η ηλεκτροστατική και η ηλεκτροδυναμική είναι, επομένως, τομείς σπουδών στη φυσική που είναι αφιερωμένες σε διαφορετικές πτυχές του ηλεκτρική ενέργεια.

Εκτός από αυτές τις περιοχές, υπάρχει επίσης το Ηλεκτρομαγνητισμός, η οποία μελετά την ικανότητα ηλεκτρικής ενέργειας να προσελκύει και να καταστέλλει πόλους.

Ασκήσεις Εξετάσεων Είσοδος

1. (UDESC-2013) Δύο πανομοιότυπες σφαίρες, A και B, κατασκευασμένες από αγώγιμο υλικό, έχουν φορτίσεις +3e και -5e και τοποθετούνται σε επαφή. Μετά την ισορροπία, η σφαίρα Α τοποθετείται σε επαφή με μια άλλη πανομοιότυπη σφαίρα C, η οποία έχει ηλεκτρικό φορτίο + 3e. Ελέγξτε την εναλλακτική που περιέχει την τιμή του τελικού ηλεκτρικού φορτίου της σφαίρας Α.

α) + 2ε
β) -1ε
γ) + 1ε
δ) -2ε
ε) 0ε

Δείτε την απάντηση

γ) + 1ε

Δείτε επίσης: Ηλεκτρικό φορτίο: Ασκήσεις

2. (UFRR-2016) Ένα ορθογώνιο επίπεδο της περιοχής Α, στο διεθνές σύστημα (SI), φορτίζεται με ηλεκτρικό φορτίο + Q, κατανεμημένο ομοιόμορφα σε ολόκληρη την επιφάνεια. Ποια θα είναι η πυκνότητα ηλεκτρικού φορτίου σε αυτήν την περιοχή;

α) Μεταβλητή τιμή σε μονάδες coulomb / m
b) + Q / A coulomb / m²
c) + Q coulomb / m⁴
δ) -Q coulomb / m⁵
ε) 10 Q coulomb / m

Δείτε την απάντηση

b) + Q / A coulomb / m2

Δείτε επίσης: Ο νόμος του Coulomb - Ασκήσεις

3. (UEL-2011) Ο υδρόφοβος χαρακτήρας της πολυουρεθάνης σχετίζεται με την ηλεκτροστατική δύναμη απώθησης μεταξύ μόρια του υλικού και των μορίων του νερού, ένα φυσικό φαινόμενο που συμβαίνει μεταξύ σωμάτων με ηλεκτρικά φορτία το ίδιο σημάδι. Είναι σωστό να πούμε ότι η δύναμη ηλεκτροστατικής απωθήσεως

α) έχει την αντίθετη κατεύθυνση με την ηλεκτροστατική δύναμη έλξης μεταξύ ηλεκτρικά ουδέτερων σωμάτων
b) είναι μεγαλύτερη μεταξύ δύο σωμάτων με το ίδιο ηλεκτρικό φορτίο + Q από ότι μεταξύ δύο σωμάτων με το ίδιο ηλεκτρικό φορτίο -Q
γ) θα είναι διπλάσιο εάν η απόσταση μεταξύ των φορτωμένων σωμάτων μειωθεί κατά το ήμισυ
δ) αυξάνεται με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των ηλεκτρικά φορτισμένων σωμάτων
ε) είναι άμεσα ανάλογη με το ποσό χρέωσης για ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα

Δείτε την απάντηση

ε) είναι άμεσα ανάλογη με το ποσό χρέωσης για ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα.

Δείτε επίσης: ηλεκτρική ενέργεια