Elektrostatyka: co to jest, wzory i ćwiczenia

elektrostatyka jest to część obszaru elektryczności, która bada ładunki elektryczne bez ruchu, czyli w stanie spoczynku.

Osłona elektrostatyczna

Ekranowanie elektrostatyczne powoduje zerowanie pola elektrycznego. Dzieje się tak z powodu rozmieszczenia nadmiaru ładunków elektrycznych w przewodniku. Podopieczni tego samego znaku mają tendencję do oddalania się, dopóki nie spoczną.

To właśnie udowodnił Michael Faraday z Klatka Faradaya. W tym eksperymencie chemik siedział w klatce, która została poddana wyładowaniu elektrycznemu i zostawił ją tak, aby nic mu się nie stało.

Przeczytaj również o:

  • Prawo Faradaya
  • stała Faradaya

Siła i energia elektrostatyczna

Siła elektrostatyczna to siła oddziaływania elektrostatycznego między dwoma ładunkami elektrycznymi poprzez przyciąganie i odpychanie.

Jest obliczany przez Prawo Coulomba, co wyraża się wzorem:

elektrostatyka

Gdzie,

k = stała elektrostatyczna
q1 i q2 = ładunki elektryczne
r = odległość między ładunkami

Na stałą elektrostatyczną, zwaną również stałą Coulomba, wpływa środowisko, w którym spotykają się ładunki elektryczne. W ten sposób stała elektrostatyczna wpływa na wartość siły.

Zwykle w próżni jego wartość wynosi 9,109 Nm2 /DO2, ale może pojawić się w innych mediach, na przykład:

  • Woda 1.1.108 Nm2 /DO2
  • Benzen 2,3,109 Nm2 /DO2
  • Olej 3.6.109 Nm2 /DO2

Energia elektrostatyczna lub elektryczna energia potencjalna to energia wytwarzana przez nadmiar ładunków elektrycznych podczas tarcia. Mierzy się go następującym wzorem:

elektrostatyka

Gdzie,

k = stała elektrostatyczna
Q = obciążenie źródła
co = obciążenie próbne lub testowe
re = odległość między ładunkami

Pole elektryczne

Pole elektryczne jest to miejsce koncentracji ładunków elektrycznych, których intensywność mierzy się wzorem:

elektrostatyka

Gdzie,

I = pole elektryczne
fa = siła elektryczna
co = ładunek elektryczny

Ładunek elektryczny

W ładunki elektryczne są wynikiem przyciągania lub odpychania obciążeń. Podobne ładunki odpychają się, a przeciwne przyciągają.

Są one mierzone w kulombach, a najmniejszym takim ładunkiem występującym w przyrodzie jest ładunek elementarny (e = 1,6 0,10-19 DO).

Wzór na ładunek elektryczny to:

Q = n.e

Gdzie,

Q = ładunek elektryczny
Nie = liczba elektronów
i = opłata podstawowa

Formuły

Oprócz wyżej wymienionych wzorów elektrostatycznych stosuje się również:

Potencjał elektryczny

elektrostatyka

Gdzie:

V = potencjał elektryczny
Ep = energia potencjalna
Q = Ładunek elektryczny

Potencjalna różnica

U = vb -v

Gdzie,

U = potencjalna różnica
v = potencjał elektryczny w a
vb = potencjał elektryczny w b

Wiedzieć więcej:

  • Energia elektryczna
  • Procesy elektryfikacji
  • Prąd elektryczny
  • Elektrostatyka: ćwiczenia

Elektrostatyka a elektrodynamika

Podczas gdy Electrostatics bada ładunki elektryczne bez ruchu, Elektrodynamika bada ruchome obciążenia.

Elektrostatyka i Elektrodynamika są zatem obszarami badań fizyki poświęconymi różnym aspektom Elektryczność.

Oprócz tych obszarów istnieje również Elektromagnetyzm, który bada zdolność elektryczności do przyciągania i tłumienia biegunów.

Ćwiczenia na egzamin wstępny

1. (UDESC-2013) Dwie identyczne kule, A i B, wykonane z materiału przewodzącego, mają ładunki +3e i -5e i są ze sobą połączone. Po osiągnięciu równowagi kula A styka się z inną identyczną kulą C, która ma ładunek elektryczny +3e. Sprawdź alternatywę zawierającą wartość końcowego ładunku elektrycznego kuli A.

a) +2e
b)-1e
c) +1e
d) -2e
e) 0e

c) +1e

Zobacz też: Ładunek elektryczny: ćwiczenia

2. (UFRR-2016) Prostokątna płaszczyzna obszaru A, w układzie międzynarodowym (SI), jest naładowana ładunkiem elektrycznym +Q, równomiernie rozłożonym na całej powierzchni. Jaka będzie gęstość ładunku elektrycznego w tym regionie?

a) Wartość zmienna w kulombach/m jednostek
b) + Q/A kulomb/m2
c) + Q kulomb/m4
d) -Q kulomb/m5
e) 10 Q kulombów/m

b) +Q/A kulomb/m2

Zobacz też: Prawo Coulomba - ćwiczenia

3. (UEL-2011) Hydrofobowy charakter poliuretanu jest związany z elektrostatyczną siłą odpychania między cząsteczki materiału i cząsteczki wody, zjawisko fizyczne zachodzące między ciałami o ładunku elektrycznym o wartości ten sam znak. Słuszne jest stwierdzenie, że elektrostatyczna siła odpychania

a) ma kierunek przeciwny do siły przyciągania elektrostatycznego między ciałami obojętnymi elektrycznie
b) jest większa między dwoma ciałami o tym samym ładunku elektrycznym +Q niż między dwoma ciałami o tym samym ładunku elektrycznym -Q
c) będzie dwukrotnie większa, jeśli odległość między ładowanymi ciałami zostanie zmniejszona o połowę
d) rośnie wraz z kwadratem odległości między ciałami naładowanymi elektrycznie
e) jest wprost proporcjonalna do ilości ładunku dla ciał naładowanych elektrycznie

e) jest wprost proporcjonalna do ilości ładunku dla ciał naładowanych elektrycznie.

Zobacz też: energia elektryczna

Media przezroczyste, półprzezroczyste i nieprzezroczyste: przykłady

Media przezroczyste, półprzezroczyste i nieprzezroczyste: przykłady

Środki optyczne, które wchodzą w interakcję ze światłem można sklasyfikować jako przezroczysty, n...

read more
Minimalne odchylenie kątowe. Obliczanie minimalnego odchylenia kątowego

Minimalne odchylenie kątowe. Obliczanie minimalnego odchylenia kątowego

W fizyce pryzmat definiujemy jako dowolną przezroczystą bryłę ograniczoną płaskimi ścianami. nie...

read more
Wyznaczanie równania Torricellego

Wyznaczanie równania Torricellego

Ewangelista Torricelli urodził się w 1608 roku we włoskim mieście Faenza. Uczył się matematyka w ...

read more