Elektriske feltøvelser

Det elektriske feltet representerer endringen i rommet rundt en elektrisk ladning. Den er representert av linjer kalt kraftledninger.

Dette emnet er en del av det elektrostatiske innholdet. Så benytt deg av øvelsene som Toda Matéria har utarbeidet for deg, test din kunnskap og fjern tvil ved å følge de kommenterte resolusjonene.

Problemer løst og kommentert

1) UFRGS - 2019

Figuren nedenfor viser, i tverrsnitt, et system med tre elektriske ladninger med deres respektive sett med ekvipotensielle overflater.

Sjekk alternativet som fyller ut de tomme feltene riktig i utsagnet nedenfor, i rekkefølgen de vises i. Fra ekvipotensiell sporing kan det anføres at lastene... har tegn... og at lastmodulene er slik at... .

a) 1 og 2 - lik - q1 b) 1 og 3 - lik - q1 c) 1 og 2 - motsatt - q1 d) 2 og 3 - motsatt - q1> q2> q3
e) 2 og 3 - like - q1> q2> q3

Se Svar

Ekvipotensielle overflater representerer overflater dannet av punkter som har samme elektriske potensial.

Ved å følge tegningen identifiserte vi at mellom ladninger 1 og 2 er det vanlige overflater, dette skjer når ladningene har samme tegn. Derfor har 1 og 2 like store ladninger.

Fra tegningen observerer vi også at last 1 er den med minste lastmodul, siden den har det minste antall overflater, og last 3 er den med høyest antall.

Derfor må vi q1

Alternativ: a) 1 og 2 - lik - q1

2) UERJ - 2019

I illustrasjonen er punkt I, II, III og IV representert i et jevnt elektrisk felt.

En partikkel med ubetydelig masse og positiv ladning får den høyeste mulige elektriske potensielle energien hvis den plasseres på punktet:

der
b) II
c) III
d) IV

Se Svar

I et jevnt elektrisk felt har en positiv partikkel større elektrisk potensiell energi jo nærmere den positive platen.

I dette tilfellet er punkt I hvor lasten vil ha størst potensiell energi.

Alternativ: a) Jeg

3) UECE - 2016

Elektrostatisk utfelling er utstyr som kan brukes til å fjerne små partikler i eksosgasser i industrielle skorsteiner. Det grunnleggende driftsprinsippet for utstyret er ionisering av disse partiklene, etterfulgt av fjerning ved bruk av et elektrisk felt i regionen der de passerer. Anta at en av dem har masse m, får en ladning av verdien q og blir utsatt for et elektrisk felt med modul E. Den elektriske kraften på denne partikkelen er gitt av

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

Se Svar

Intensiteten til den elektriske kraften som virker på en ladning som ligger i et område der det er et elektrisk felt, er lik produktet av ladningen med størrelsen på det elektriske feltet, det vil si F = q. OG.

Alternativ: d) qE

4) Fuvest - 2015

I et laboratorium for fysikk for å studere egenskapene til elektriske ladninger ble det utført et eksperiment der små elektrifiserte kuler injiseres i den øvre delen av et kammer, i vakuum, der det er et jevnt elektrisk felt i samme retning og retning som lokal akselerasjon av tyngdekraften. Det ble observert at, med et elektrisk felt med en modul lik 2 x 10³ V / m, en av kulene, med masse 3,2 x 10^-15 kg, forble i konstant hastighet inne i kammeret. Denne sfæren har (vurder: elektronladning = - 1,6 x 10^-19 Ç; protonladning = + 1,6 x 10^-19 Ç; lokal tyngdeakselerasjon = 10 m / s²)

a) samme antall elektroner og protoner.
b) 100 flere elektroner enn protoner.
c) 100 elektroner mindre enn protoner.
d) 2000 flere elektroner enn protoner.
e) 2000 elektroner mindre enn protoner.

Se Svar

I henhold til probleminformasjonen identifiserte vi at kreftene som virker på sfæren er vektkraften og den elektriske kraften.

Ettersom sfæren forblir i kammeret med konstant hastighet, konkluderer vi med at disse to kreftene har samme størrelse og motsatt retning. Som bildet nedenfor:

På denne måten kan vi beregne belastningsmodulen ved å tilsvare de to kreftene som virker på sfæren, det vil si:

Nå, for å finne antall ekstra partikler, la oss bruke følgende forhold:

q = n.e

å være,

n: antall ekstra elektroner eller protoner
e: elementær ladning

Derfor erstatter vi verdiene som er angitt i problemet:

Som vi har sett, må den elektriske kraften ha motsatt retning fra vektkraften.

For at dette skal skje, må ladningen ha et negativt tegn, da den elektriske kraften og det elektriske feltet også vil ha motsatt retning.

Derfor må sfæren ha et større antall elektroner enn protoner.

Alternativ: b) 100 flere elektroner enn protoner.

5) Unesp - 2015

Elektriske modeller brukes ofte til å forklare overføring av informasjon i forskjellige systemer i menneskekroppen. Nervesystemet består for eksempel av nevroner (figur 1), celler avgrenset av en tynn lipoproteinmembran som skiller det intracellulære miljøet fra det ekstracellulære miljøet. Den indre delen av membranen er negativt ladet og den ytre delen har en positiv ladning (figur 2), lik det som skjer i platene til en kondensator.

Figur 3 representerer et forstørret fragment av denne membranen, med tykkelse d, som er under påvirkning av et felt uniform elektrisk, representert i figuren med sine kraftlinjer parallelt med hverandre og orientert mot opp. Den potensielle forskjellen mellom det intracellulære og det ekstracellulære mediet er V. Tatt i betraktning den elementære elektriske ladningen som e, vil kaliumionen K +, indikert i figur 3, under påvirkning av dette elektriske feltet bli utsatt for en elektrisk kraft hvis modul kan skrives som

Se Svar

I et jevnt elektrisk felt er potensialforskjellen gitt av:

Det elektriske feltet E er lik forholdet mellom den elektriske kraften og ladningen, det vil si:

Ved å erstatte dette forholdet i det forrige forholdet, har vi:

Siden vi bare har ett kaliumion, vil uttrykket q = n.e bli q = e. Ved å erstatte denne verdien i forrige uttrykk og isolere kraften, finner vi:

Alternativ: d)

6) Fuvest - 2015

Området mellom to flate og parallelle metallplater er vist i figuren på siden. De stiplede linjene representerer det jevne elektriske feltet som eksisterer mellom platene. Avstanden mellom platene er 5 mm og potensialforskjellen mellom dem er 300 V. Koordinatene til punktene A, B og C er vist i figuren. (Skriv og adopter: Systemet er i vakuum. Elektronladning = -1,6.10^-19 Ç)

Fastslå

a) moduler OG_DE, OG_B og er_Ç av det elektriske feltet ved henholdsvis punktene A, B og C;

b) potensielle forskjeller V_AB og V_F.Kr. mellom punktene A og B og mellom punktene B og C;

c) arbeidet utført av den elektriske kraften på et elektron som beveger seg fra punkt C til punkt A.

Se Svar

a) Ettersom det elektriske feltet mellom platene er jevnt, vil verdien være den samme i punktene A, B og C, dvs. E_DE = OG_B = OG_Ç = Og.

For å beregne modulen til E, vil vi bruke følgende formel:

V = E.d

Der V = 300 V og d = 5 mm = 0,005 m, finner vi følgende verdi:

b) For å beregne potensielle forskjeller mellom de angitte punktene, vil vi bruke samme formel som ovenfor, med tanke på de angitte avstandene, det vil si:

La oss nå beregne potensialforskjellen mellom punkt B og C. Vær oppmerksom på at disse to punktene er i samme avstand fra platene, det vil si d_F.Kr. = 0,004 - 0,004 = 0.

På denne måten vil potensialforskjellen være lik null, det vil si:

V_F.Kr. = 60 000. 0 = 0

c) For å beregne arbeidet vil vi bruke følgende formel:

Hvis potensialet til punkt C er lik punktet B, så V_ç - V_DE = V_B - V_DE = - V_AB = - 180 V. Ved å erstatte denne verdien i formelen har vi:

7) UECE - 2014

Tenk på det elektriske feltet som genereres av to punktformede elektriske ladninger, med likeverdier og motsatte tegn, atskilt med en avstand d. Om denne elektriske feltvektoren ved de like store punktene av ladningene, er det riktig å si det

a) har retningen vinkelrett på linjen som forbinder de to ladningene og har samme retning på alle disse punktene.
b) har samme retning som linjen som forbinder de to lastene, men varierer i retning for hvert analyserte punkt.
c) har en retning vinkelrett på linjen som forbinder de to lastene, men varierer i retning for hvert analyserte punkt.
d) har samme retning som linjen som forbinder de to ladningene og har samme retning på alle disse punktene.

Se Svar

På bildet nedenfor er kraftlinjene representert når vi har to elektriske ladninger med motsatte signaler.

Når den elektriske feltvektoren tangerer kraftlinjene ved hvert punkt, verifiserer vi det på punktene like langt fra ladningene vil vektoren ha samme retning som linjen som forbinder de to ladningene og den samme føle.

Alternativ: d) har samme retning som linjen som forbinder de to ladningene og har samme retning på alle disse punktene.

For flere øvelser, se også:

• Elektrisk lading: Øvelser
• Elektrostatikk: Øvelser
• Coulombs lov: øvelser
• Motstandsforening - Øvelser