Elektrische lading is de eigenschap van deeltjes om anderen wel of niet aan te trekken. Elektronen trekken bijvoorbeeld protonen aan, terwijl neutronen niet worden aangetrokken of afgestoten door elektronen.
Een lichaam is neutraal als het evenveel elektronen en protonen heeft. Als het meer elektronen heeft dan protonen, is het negatief geëlektrificeerd. Aan de andere kant, wanneer het aantal elektronen kleiner is dan het aantal protonen, zal het positief worden geëlektrificeerd.
Maak gebruik van de opgeloste en becommentarieerde vragen om uw twijfels over dit onderwerp van elektrostatica weg te nemen.
Opgeloste problemen
1) UFRGS - 2018
Een negatieve lading Q wordt benaderd door een geïsoleerde, elektrisch neutrale geleidende bol. De bol wordt dan geaard met een geleidingsdraad. Vink het alternatief aan dat de lege plekken in de onderstaande verklaring correct opvult, in de volgorde waarin ze verschijnen. Als lading Q ver weg wordt verplaatst terwijl de bal op de grond ligt, en de grond is niet geaard, wordt de bal ________. Aan de andere kant, als eerst de grond wordt verwijderd en vervolgens de lading Q wordt verwijderd, zal de bol ________ zijn.
a) elektrisch neutraal - positief geladen
b) elektrisch neutraal - negatief geladen
c) positief geladen - elektrisch neutraal
d) positief geladen - negatief geladen
e) negatief geladen - positief geladen
Wanneer een negatieve lading wordt benaderd vanuit een neutraal geleidende bol, zorgt een afstotende kracht ervoor dat elektronen zich ophopen in het gebied van de bol dat het verst van de lading verwijderd is.
Op deze manier heeft het gebied dat zich het dichtst bij de bol bevindt een tekort aan elektronen. In de eerste situatie zorgt het aarden van de bal terwijl de belasting wordt verwijderd ervoor dat de belasting op de bal terugkeert naar neutraal.
In de tweede situatie, als de last wordt wegbewogen nadat de grond is verwijderd, veroorzaakt dit overbelasting. negatieven die zich aan het ene uiteinde van de bol hebben opgehoopt, worden afgevoerd naar de aarde, waardoor de bol positief wordt geladen.
Alternatief: a) elektrisch neutraal - positief geladen
Een metalen voorwerp, X, elektrisch geïsoleerd, heeft een negatieve lading 5,0 x 10-12. Een tweede metalen object, Y, neutraal, in contact gehouden met de aarde, wordt dichter bij het eerste gebracht en er is een vonk tussen hen, zonder dat ze elkaar raken. De vonkduur is 0,5 s en de intensiteit is 10-11 DE. Aan het einde van dit proces zijn de totale elektrische ladingen van objecten X en Y respectievelijk
a) nul en nul.
b) nul en – 5,0 x 10-12 .
c) - 2,5 x 10-12 C en - 2,5 x 10-12 .
d) - 2,5 x 10-12 C en + 2,5 x 10-12 .
e) + 5,0 x 10-12 C en nul
De hoeveelheid overgeslagen lading in de weergegeven situatie kan worden berekend met behulp van de volgende formule:
Als we de aangegeven waarden vervangen, hebben we:
Dus object y ontving een vergoeding van 5,10-12 C, maar omdat het geaard is, zal deze overtollige lading wegvloeien en zal het object een totale lading hebben die gelijk is aan nul.
Het overschot aan negatieve ladingen op object x, werd volledig overgedragen naar object y, zoals we berekenden. Daarom is uw totale lading ook gelijk aan nul.
Alternatief: a) nul en nul
Twee identieke metalen staafjes worden geladen met een lading van 9,0 µC. Ze worden in contact gebracht met een derde stok, ook identiek aan de andere twee, maar waarvan de nettolading nul is. Nadat er contact tussen hen tot stand is gebracht, bewegen de drie stokjes uit elkaar. Wat is de netto lading, in µC, op de derde staaf?
a) 3.0
b) 4,5
c) 6.0
d) 9.0
e) 18
Bij contactelektrificatie, wanneer de lichamen identiek zijn, wordt de lading gelijkelijk over de lichamen verdeeld.
De lading van 18 µC (9 + 9) wordt dus gedeeld door 3, zodat elke staaf na contact een netto lading heeft van 6 µC (18: 3).
Alternatief: c) 6.0
In een natuurkundeles werden twee identieke metalen bollen gebruikt, X en Y: X hangt aan a isolatiedraad in de vorm van een slinger en Y bevestigd op een isolerende steun, zoals weergegeven in de afbeelding balg. De bollen zijn aanvankelijk uit elkaar geplaatst, waarbij X positief geladen is en Y elektrisch neutraal.
Bekijk de onderstaande beschrijving van twee eenvoudige procedures om mogelijke elektrificatieprocessen te demonstreren en markeer vervolgens het alternatief dat de lege plekken in de uitspraken correct opvult, in de volgorde waarin: verschijnen.
I - De bol Y wordt benaderd tot X, zonder dat ze elkaar raken. In dit geval wordt experimenteel geverifieerd dat de bol X _____________ is door de bol Y.
II - De bol Y wordt benaderd tot X, zonder dat ze elkaar raken. In deze positie wordt een verbinding van de Y-bal met aarde gemaakt met behulp van een geleidingsdraad. Nog steeds in deze positie dicht bij X, verbreekt Y het contact met de aarde en dan beweegt Y zich weer weg van X. In dit geval wordt bol Y _____________ .
a) aangetrokken - elektrisch neutraal
b) aangetrokken - positief geladen
c) aangetrokken - negatief geladen
d) afgestoten - positief geladen
e) afgestoten - negatief geladen
In procedure I, wanneer bol Y nadert tot bol X, die positief geladen is, zullen elektronen worden aangetrokken naar het gebied dat zich het dichtst bij X bevindt. Zo wordt bol X aangetrokken door bol Y.
In het tweede proces, door de Y-bol te verbinden met een geleidende draad, zal het gebied dat achterbleef met een gebrek aan elektronen negatieve ladingen ontvangen. Bij het verbreken van deze verbinding wordt bol Y negatief geladen.
Alternatief: c) aangetrokken - negatief geladen
Zie voor meer informatie elektrostatica en Elektrostatica: Oefeningen.
5) Fuvest - 2015
Om de eigenschappen van elektrische ladingen te bestuderen, werd in een natuurkundig laboratorium een experiment uitgevoerd waarbij kleine geëlektrificeerde bolletjes worden geïnjecteerd in het bovenste deel van een kamer, in een vacuüm, waar er een uniform elektrisch veld is in dezelfde richting en richting als de lokale versnelling van de zwaartekracht. Er werd waargenomen dat, met een elektrisch veld met een modulus gelijk aan 2 x 103 V/m, een van de bollen, met een massa van 3,2 x 10-15 kg, bleef op constante snelheid in de kamer. Deze bol heeft
a) hetzelfde aantal elektronen en protonen.
b) 100 meer elektronen dan protonen.
c) 100 elektronen minder dan protonen.
d) 2000 meer elektronen dan protonen.
e) 2000 elektronen minder dan protonen.
Let op en neem aan: elektronenlading = - 1,6 x 10-19; protonlading = + 1,6 x 10+19; lokale zwaartekrachtversnelling = 10 m/s2
Omdat de lading met constante snelheid in de kamer bleef, betekent dit dat de netto kracht gelijk is aan nul.
Aangezien de gewichtskracht en de elektrische kracht de krachten zijn die op de last inwerken, moeten ze dezelfde intensiteit en tegengestelde richtingen hebben, zodat de resulterende kracht gelijk is aan nul.
De elektrische kracht wordt berekend met de formule Felektrisch = q. E is het krachtgewicht gegeven door P = m.g, dus we hebben:
Aangezien de lading wordt gegeven door q = n.e, hebben we:
Om ervoor te zorgen dat de elektrische kracht de tegenovergestelde richting van de gewichtskracht heeft, moet de lading negatief zijn, op deze manier zal de kracht de tegenovergestelde richting hebben van het elektrische veld. We krijgen dus overtollige elektronen.
Alternatief: b) 100 meer elektronen dan protonen.
Voor meer informatie over, zie ook: Elektrisch veld en Elektrisch veldoefeningen.
6) UFLA - 2010
Twee gelijk ontladen geleidende bollen 1 en 2 staan in contact met elkaar en steunen op een isolerend oppervlak. Een positief geëlektrificeerde wapenstok wordt op een van hen benaderd, zonder deze aan te raken, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Vervolgens worden de ballen verwijderd en wordt de geëlektrificeerde staaf verwijderd.
Het is juist om te stellen dat
a) de bollen blijven onbelast, omdat er geen overdracht van ladingen tussen stok en bollen is.
b) bol 1, het dichtst bij de stok, wordt positief geladen en bol 2 negatief geladen.
c) de bollen worden geëlektrificeerd met gelijke ladingen en tegengestelde tekens.
d) de bollen zijn geladen met ladingen van gelijk teken en beide met een negatief teken, aangezien de staaf tegengestelde ladingen aantrekt.
De positieve ladingen op de staaf zullen de negatieve ladingen naar bol 1 aantrekken en bol 2 zal een tekort aan elektronen hebben.
Door de twee bollen te scheiden en de stok in dezelfde positie te houden, wordt bol 1 negatief geëlektrificeerd en bol 2 positief geladen.
Alternatief: c) de bollen worden geëlektrificeerd met gelijke ladingen en tegengestelde tekens.
