Elektrinis laukas rodo erdvės pokytį aplink elektros krūvį. Jį vaizduoja linijos, vadinamos elektros linijomis.
Šis objektas yra elektrostatinio turinio dalis. Taigi, pasinaudokite pratimais, kuriuos jums paruošė „Toda Matéria“, patikrinkite savo žinias ir išaiškinkite abejones vadovaudamiesi minėtomis rezoliucijomis.
Klausimai išspręsti ir komentuoti
1) UFRGS - 2019 m
Žemiau pateiktame paveikslėlyje skerspjūvyje parodyta trijų elektros krūvių sistema su jų atitinkamu potencialų paviršių rinkiniu.
Patikrinkite alternatyvą, kuri teisingai užpildo tuščias vietas žemiau esančiame sakinyje, jų pateikimo tvarka. Remiantis potencialaus atsekamumu, galima teigti, kad apkrovos... turi ženklų... ir kad apkrovos moduliai yra tokie, kad... .
a) 1 ir 2 - lygūs - q1 b) 1 ir 3 - lygūs - q1 c) 1 ir 2 - priešingi - q1 d) 2 ir 3 - priešingi - q1> q2> q3
e) 2 ir 3 - lygūs - q1> q2> q3
Ekvipotencialiniai paviršiai reiškia paviršius, suformuotus taškų, turinčių tą patį elektrinį potencialą.
Stebėdami piešinį nustatėme, kad tarp 1 ir 2 krūvių yra bendri paviršiai, tai atsitinka, kai krūviai turi tą patį ženklą. Todėl 1 ir 2 turi vienodus mokesčius.
Pagal brėžinį taip pat pastebime, kad 1 apkrova yra mažiausia apkrovos modulis, nes ji turi mažiausią paviršių skaičių, o 3 apkrova - su didžiausiu skaičiumi.
Todėl mes turime q1
Alternatyva: a) 1 ir 2 - lygūs - q1
Iliustracijoje I, II, III ir IV taškai pavaizduoti vienodame elektriniame lauke.
Dalelė, kurios masė yra nereikšminga ir teigiamas krūvis, įgauna didžiausią įmanomą elektros energijos potencialą, jei ji yra toje vietoje:
ten
b) II
c) III
d) IV
Vienodame elektriniame lauke teigiama dalelė turi didesnę elektros potencialo energiją, tuo arčiau jos yra teigiama plokštelė.
Šiuo atveju I taškas yra tas, kuriame apkrova turės didžiausią potencialią energiją.
Alternatyva: a) Aš
Elektrostatinis nusodintuvas yra įranga, kuria galima pašalinti mažas daleles, esančias išmetamosiose dujose pramoniniuose dūmtraukiuose. Pagrindinis įrangos veikimo principas yra šių dalelių jonizavimas, po to pašalinimas naudojant elektrinį lauką regione, kuriame jos praeina. Tarkime, kad vienas iš jų turi masę m, įgyja q vertės krūvį ir yra veikiamas E modulio elektrinio lauko. Elektrinę jėgą šiai dalelei suteikia
a) mqE.
b) mE / qb.
c) q / E.
d) qE.
Elektros jėgos, veikiančios krūvį, esantį regione, kuriame yra elektrinis laukas, intensyvumas yra lygus krūvio sandaugai pagal elektrinio lauko dydį, tai yra, F = q. IR.
Alternatyva: d) qE
Fizikos laboratorijos klasėje, norint ištirti elektrinių krūvių savybes, buvo atliktas eksperimentas, kuriame buvo mažos elektrifikuotos sferos suleidžiami į viršutinę kameros dalį vakuume, kur yra vienodas elektrinis laukas ta pačia kryptimi ir kryptimi, kaip ir vietinis gravitacija. Pastebėta, kad esant 2 x 10 modulio elektriniam laukui3 V / m, viena iš sferų, kurios masė 3,2 x 10-15 kg, kameros viduje liko pastoviu greičiu. Ši sfera turi (apsvarstykime: elektronų krūvis = - 1,6 x 10-19 Ç; protonų krūvis = + 1,6 x 10-19 Ç; vietinis sunkio pagreitis = 10 m / s2)
a) tiek pat elektronų ir protonų.
b) 100 elektronų daugiau nei protonų.
c) 100 elektronų mažiau nei protonai.
d) 2000 elektronų daugiau nei protonai.
e) 2000 elektronų mažiau nei protonai.
Pagal problemos informaciją mes nustatėme, kad sferą veikiančios jėgos yra svorio jėga ir elektrinė jėga.
Kadangi rutulys kameroje išlieka pastoviu greičiu, darome išvadą, kad šios dvi jėgos yra vienodo dydžio ir priešingos krypties. Kaip paveikslėlyje žemiau:
Tokiu būdu galime apskaičiuoti apkrovos modulį, sulygindami dvi sferą veikiančias jėgas, tai yra:
Dabar, norėdami sužinoti papildomų dalelių skaičių, naudokime šį ryšį:
q = ne
esamas,
n: papildomų elektronų arba protonų skaičius
e: elementarusis krūvis
Todėl, pakeisdami problemoje nurodytas vertes, turime:
Kaip matėme, elektros jėga turės būti priešinga svorio jėgai.
Kad tai įvyktų, būtina, kad krūvis turėtų neigiamą ženklą, nes tokiu būdu elektros jėga ir elektrinis laukas taip pat turės priešingas puses.
Todėl sferoje turės būti didesnis elektronų skaičius nei protonų.
Alternatyva: b) 100 elektronų daugiau nei protonų.
5) „Unesp“ - 2015 m
Elektriniai modeliai dažnai naudojami paaiškinti informacijos perdavimą įvairiose žmogaus kūno sistemose. Pavyzdžiui, nervų sistemą sudaro neuronai (1 pav.), Ląstelės, kurias riboja plona lipoproteino membrana, kuri atskiria tarpląstelinę aplinką nuo tarpląstelinės aplinkos. Vidinė membranos dalis yra neigiamai įkrauta, o išorinė dalis turi teigiamą krūvį (2 pav.), Panašiai kaip ir kondensatoriaus plokštėse.
3 paveiksle pavaizduotas padidintas d storio membranos fragmentas, veikiamas lauko tolygi elektrinė, paveiksle pavaizduota lygiagrečiomis viena kitai jėgos linijomis ir orientuota į aukštyn. Galimas skirtumas tarp tarpląstelinės ir tarpląstelinės terpės yra V. Laikant elementarų elektrinį krūvį e, kalio jonui K +, nurodytam 3 paveiksle, veikiant šiam elektriniam laukui, veiktų elektros jėga, kurios modulis gali būti parašytas kaip
Tolygiame elektriniame lauke potencialų skirtumas apskaičiuojamas pagal:
Elektrinis laukas E yra lygus elektros jėgos ir krūvio santykiui, tai yra:
Pakeitę šiuos santykius ankstesniuose santykiuose, turime:
Kadangi turime tik vieną kalio joną, išraiška q = n.e taps q = e. Pakeisdami šią vertę ankstesnėje išraiškoje ir išskirdami jėgą, randame:
Alternatyva: d)
Regionas tarp dviejų plokščių ir lygiagrečių metalinių plokščių parodytas paveiksle šone. Brūkšninės linijos reiškia vienodą elektrinį lauką, esantį tarp plokščių. Atstumas tarp plokščių yra 5 mm, o potencialų skirtumas tarp jų yra 300 V. Taškų A, B ir C koordinatės parodytos paveiksle. (Užrašykite ir patvirtinkite: sistema yra vakuume. Elektronų krūvis = -1,6,10-19 Ç)
Nustatyti
a) moduliai IR, IRB ir yraÇ elektrinio lauko atitinkamai taškuose A, B ir C;
b) potencialūs skirtumai VAB ir VPr. Kr tarp taškų A ir B ir tarp taškų B ir C, atitinkamai;
c) darbas kurią atlieka elektrinė jėga elektronui, judančiam iš taško C į tašką A.
a) Kadangi elektrinis laukas tarp plokščių yra vienodas, taškuose A, B ir C vertė bus vienoda, ty E = IRB = IRÇ = Ir.
Norėdami apskaičiuoti E modulį, naudosime šią formulę:
V = E.d
Kur V = 300 V ir d = 5 mm = 0,005 m, rasime šią vertę:
b) Norėdami apskaičiuoti galimus nurodytų taškų skirtumus, naudosime tą pačią formulę kaip ir aukščiau, atsižvelgdami į nurodytus atstumus, tai yra:
Dabar apskaičiuokime galimą taškų B ir C skirtumą. Tam atkreipkite dėmesį, kad šie du taškai yra vienodu atstumu nuo plokščių, tai yra, dPr. Kr = 0,004 - 0,004 = 0.
Tokiu būdu potencialus skirtumas bus lygus nuliui, tai yra:
VPr. Kr = 60 000. 0 = 0
c) Norėdami apskaičiuoti darbą, naudosime šią formulę:
Jei taško C potencialas yra lygus taško B potencialui, tada Vç - V = VB - V = - V.AB = - 180 V. Pakeisdami šią reikšmę formulėje, turime:
Apsvarstykite elektrinį lauką, kurį sukuria du taško formos elektriniai krūviai, kurių vienodos vertės ir priešingi ženklai yra atskirti atstumu d. Apie šį elektrinio lauko vektorių krūvių vienoduose taškuose teisinga teigti
a) turi statmeną liniją, jungiančią du krūvius, kryptį ir ta pati kryptis visuose šiuose taškuose.
b) turi tą pačią kryptį kaip ir linija, jungianti abi apkrovas, tačiau kintanti kiekvieno analizuojamo taško kryptimi.
c) turi statmeną tiesę, jungiančią abi apkrovas, kryptį, tačiau kiekvieno analizuojamo taško kryptimi ji skiriasi.
d) turi tą pačią kryptį kaip ir linija, jungianti du krūvius, ir ta pati kryptis visuose šiuose taškuose.
Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduotos jėgos linijos, kai turime du elektrinius krūvius su priešingais signalais.
Elektrinio lauko vektoriui liečiant jėgos linijas kiekviename taške, mes tai patikriname taškuose vienodu atstumu nuo krūvių vektorius turės tą pačią kryptį, kaip ir linija, jungianti du krūvius, ir ta pati prasme.
Alternatyva: d) turi tą pačią kryptį kaip ir linija, jungianti du krūvius, ir ta pati kryptis visuose šiuose taškuose.
Daugiau pratimų taip pat žiūrėkite:
- Elektrinis įkrovimas: pratimai
- Elektrostatika: pratimai
- Kulono dėsnis: pratimai
- Rezistorių asociacija - pratybos
