Elektrivälja harjutused

Elektriväli tähistab ruumi muutust elektrilaengu ümber. Seda esindavad jooned, mida nimetatakse elektriliinideks.

See teema on osa elektrostaatilisest sisust. Seega kasutage ära harjutusi, mille Toda Matéria on teile ette valmistanud, proovige oma teadmisi ja puhastage kahtlused, järgides nimetatud resolutsioone.

Küsimused lahendati ja kommenteeriti

1) UFRGS - 2019

Alljärgnev joonis näitab ristlõikes kolme elektrilaengu süsteemi koos nende vastavate potentsiaalipindade komplektiga.

Kontrollige alternatiivi, mis täidab allolevas avaldises õigesti tühjad kohad nende ilmumise järjekorras. Potentsiaalide jälgimise põhjal võib väita, et koormused... on märke... ja et koormusmoodulid on sellised, et... .

a) 1 ja 2 - võrdsed - q1 b) 1 ja 3 - võrdsed - q1 c) 1 ja 2 - vastupidised - q1 d) 2 ja 3 - vastupidised - q1> q2> q3
e) 2 ja 3 - võrdsed - q1> q2> q3

Vt vastus

Potentsiaalsed pinnad esindavad pindu, mis on moodustatud sama elektrilise potentsiaaliga punktidest.

Joonist jälgides tuvastasime, et laengute 1 ja 2 vahel on ühised pinnad, see juhtub siis, kui laengutel on sama märk. Seetõttu on 1 ja 2 võrdsed tasud.

Jooniselt jälgime ka seda, et koormus 1 on kõige väiksema koormusmooduliga, kuna sellel on väikseim pindade arv ja koormusel 3 on kõige suurem arv.

Seetõttu peame q1

Alternatiiv: a) 1 ja 2 - võrdsed - q1

2) UERJ - 2019

Joonisel on punktid I, II, III ja IV kujutatud ühtlases elektriväljas.

Tühise massi ja positiivse laenguga osake omandab võimalikult suure elektrilise potentsiaalse energia, kui see asetatakse punkti:

seal
b) II
c) III
d) IV

Vt vastus

Ühtlases elektriväljas on positiivsel osakesel suurem potentsiaalne elektrienergia, seda lähemal on see positiivsele plaadile.

Sel juhul on punkt I seal, kus koormusel on suurim potentsiaalne energia.

Alternatiiv: a) I

3) UECE - 2016

Elektrostaatiline eraldaja on seade, mida saab kasutada tööstuslikes korstnates olevate heitgaasides sisalduvate väikeste osakeste eemaldamiseks. Seadme põhiliseks tööpõhimõtteks on nende osakeste ionisatsioon, millele järgneb eemaldamine elektrivälja kasutamisega piirkonnas, kus need läbivad. Oletame, et ühel neist on mass m, omandab laengu väärtusega q ja see allub mooduli E elektriväljale. Selle osakese elektrilise jõu annab

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

Vt vastus

Elektrivälja piirkonnas asuvale laengule mõjuva elektrijõu intensiivsus on võrdne laengu korrutisega elektrivälja suuruse järgi, see tähendab F = q. JA.

Alternatiiv: d) qE

4) Fuvest - 2015

Füüsikalaboriklassis viidi läbi elektrilaengute omaduste uurimiseks katse, milles olid väikesed elektrifitseeritud kerad süstitakse kambri ülemisse ossa vaakumis, kus ühtlane elektriväli on samas suunas ja suunas kui raskusjõud. Täheldati, et kui elektrivälja moodul on 2 x 10³ V / m, üks keradest, massiga 3,2 x 10^-15 kg, püsis kambri sees ühtlasel kiirusel. Sellel keral on (arvestage: elektronlaeng = - 1,6 x 10^-19 Ç; prootonilaeng = + 1,6 x 10^-19 Ç; kohalik raskuskiirendus = 10 m / s²)

a) sama arv elektrone ja prootoneid.
b) 100 elektroni rohkem kui prootonid.
c) 100 elektroni vähem kui prootonid.
d) 2000 elektroni rohkem kui prootonid.
e) 2000 elektroni vähem kui prootonid.

Vt vastus

Probleemiteabe järgi tegime kindlaks, et kerale mõjuvad jõud on raskusjõud ja elektriline jõud.

Kuna kera jääb kambrisse püsiva kiirusega, järeldame, et neil kahel jõul on sama suurus ja vastupidine suund. Nagu allpool olev pilt:

Sel viisil saame arvutada koormuse mooduli, võrdsustades kerale mõjuvad kaks jõudu, see tähendab:

Lisakeste arvu leidmiseks kasutame nüüd järgmist suhet:

q = ei

olemine,

n: lisaelektroonide või prootonite arv
e: elementaarlaeng

Seega, asendades probleemis näidatud väärtused, on meil:

Nagu nägime, peab elektrijõul olema raskuse vastassuund.

Selle tekkimiseks peab laengul olema negatiivne märk, sest nii on elektrijõul ja elektriväljal ka vastupidised suunad.

Seetõttu peab sfääris olema suurem elektronide arv kui prootonitel.

Alternatiiv: b) 100 elektroni rohkem kui prootonid.

5) Unesp - 2015

Elektrilisi mudeleid kasutatakse sageli inimese keha erinevates süsteemides teabe edastamise selgitamiseks. Näiteks koosneb närvisüsteem neuronitest (joonis 1), rakkudest, mida piirab õhuke lipoproteiinmembraan, mis eraldab rakusisese keskkonna rakuvälisest keskkonnast. Membraani sisemine osa on negatiivselt laetud ja välimine on positiivse laenguga (joonis 2), mis sarnaneb kondensaatori plaatidel toimuvaga.

Joonisel 3 on kujutatud selle membraani suurendatud fragment paksusega d, mis on välja mõju all ühtlane elektriline, mida kujutavad joonisel üksteisega paralleelsed ja orienteeritud jõujooned üles. Võimalik erinevus rakusisese ja rakuvälise keskkonna vahel on V. Arvestades elementaarset elektrilaengut e, allutataks joonisel 3 näidatud kaaliumiioon K + selle elektrivälja toimel elektrijõule, mille mooduli saab kirjutada järgmiselt:

Vt vastus

Ühtlase elektrivälja korral annab potentsiaalide vahe:

Elektriväli E on võrdne elektrilise jõu ja laengu suhtega, see tähendab:

Selle suhte asendamiseks eelmises suhtes on meil:

Kuna meil on ainult üks kaaliumioon, saab avaldisest q = n.e q = e. Asendades selle väärtuse eelmises avaldises ja eraldades jõu, leiame:

Alternatiiv: d)

6) Fuvest - 2015

Piirkond kahe lameda ja paralleelse metallplaadi vahel on näidatud küljel oleval joonisel. Katkendjooned tähistavad plaatide vahel eksisteerivat ühtlast elektrivälja. Plaatide vaheline kaugus on 5 mm ja potentsiaalne erinevus nende vahel on 300 V. Punktide A, B ja C koordinaadid on näidatud joonisel. (Kirjutage ja võtke vastu: süsteem on vaakumis. Elektroni laeng = -1.6.10^-19 Ç)

Määrake

a) moodulid JA_THE, JA_B ja on_Ç elektrivälja punktides A, B ja C vastavalt;

b) potentsiaalsed erinevused V_AB ja V_EKr vastavalt punktide A ja B ning punktide B ja C vahel;

c) töö mida teostab elektriline jõud punktist C punkti A liikuvale elektronile

Vt vastus

a) Kuna elektriväli plaatide vahel on ühtlane, on väärtus punktides A, B ja C sama, st E_THE = JA_B = JA_Ç = Ja.

E mooduli arvutamiseks rakendame järgmist valemit:

V = E.d.

Kui V = 300 V ja d = 5 mm = 0,005 m, leiame järgmise väärtuse:

b) Näidatud punktide potentsiaalsete erinevuste arvutamiseks rakendame näidatud kaugusi arvestades sama valemit nagu eespool:

Nüüd arvutame punktide B ja C potentsiaalse erinevuse Selleks pange tähele, et need kaks punkti asuvad plaatidest samal kaugusel, see tähendab d_EKr = 0,004 - 0,004 = 0.

Sel viisil võrdub potentsiaalne erinevus nulliga, see tähendab:

V_EKr = 60 000. 0 = 0

c) Töö arvutamiseks kasutame järgmist valemit:

Kui punkti C potentsiaal on võrdne punkti B potentsiaaliga, siis V_ç - V_THE = V_B - V_THE = - V_AB = - 180 V. Selle väärtuse asendamine valemis on meil järgmine:

7) UECE - 2014

Vaatleme elektrivälja, mille tekitavad kaks punktikujulist elektrivoolu, millel on võrdsed väärtused ja vastandmärgid, eraldatuna kaugusega d. Selle elektriväljavektori kohta laengute võrdsetes punktides on õige seda väita

a) on kahe laengut ühendava joonega risti ja kõigis neis punktides sama.
b) on sama suunaga kui joon, mis ühendab kahte koormust, kuid varieerub igas analüüsitud punktis.
c) on sirgjoonega risti sirgega, mis ühendab kahte koormust, kuid varieerub igas analüüsitud punktis.
d) on sama laenguga, mis ühendab kahte laengut, ja kõigis neis punktides sama suund.

Vt vastus

Alloleval pildil on kujutatud jõujooned, kui meil on kaks vastupidise signaaliga elektrilaengut.

Kui elektrivälja vektor puutub kokku jõujooned igas punktis, kontrollime seda punktides võrdsel kaugusel laengutest on vektoril sama laengut ühendav joon ja sama suund meel.

Alternatiiv: d) on kahe laengut ühendava joonega sama suund ja kõigis neis punktides sama suund.

Rohkemate harjutuste kohta vaadake ka:

• Elektrilaeng: Harjutused
• Elektrostaatika: harjutused
• Coulombi seadus: harjutused
• Takistite ühing - harjutused