Elektrické pole predstavuje zmenu priestoru okolo elektrického náboja. Predstavujú ho riadky, ktoré sa nazývajú elektrické vedenia.
Tento predmet je súčasťou elektrostatického obsahu. Využite teda výhody cvičení, ktoré pre vás pripravila Toda Matéria, otestujte svoje vedomosti a vyčistite pochybnosti dodržiavaním komentovaných uznesení.
Problémy vyriešené a komentované
1) UFRGS - 2019
Obrázok nižšie zobrazuje v priereze systém troch elektrických nábojov s príslušnou sadou ekvipotenciálnych plôch.
Skontrolujte alternatívu, ktorá správne vyplňuje prázdne miesta v nasledujúcom výpise v poradí, v akom sa vyskytujú. Z ekvipotenciálneho sledovania možno konštatovať, že zaťaženia... mať znamenia... a že záťažové moduly sú také, že... .
a) 1 a 2 - rovnaké - q1 b) 1 a 3 - rovnaké - q1 c) 1 a 2 - protiľahlé - q1 d) 2 a 3 - protiľahlé - q1> q2> q3
e) 2 a 3 - rovnaké - q1> q2> q3
Ekvipotenciálne povrchy predstavujú povrchy tvorené bodmi, ktoré majú rovnaký elektrický potenciál.
Podľa nákresu sme zistili, že medzi nábojmi 1 a 2 sú spoločné povrchy, čo sa stane, keď majú náboje rovnaké znamienko. Preto 1 a 2 majú rovnaké poplatky.
Z výkresu tiež sledujeme, že zaťaženie 1 je zaťaženie s najmenším modulom zaťaženia, pretože má najmenší počet plôch, a zaťaženie 3 je zaťaženie s najvyšším počtom.
Preto musíme q1
Alternatíva: a) 1 a 2 - rovnaké - q1
Na ilustrácii sú body I, II, III a IV znázornené v jednotnom elektrickom poli.
Častica so zanedbateľnou hmotnosťou a kladným nábojom získava čo najvyššiu možnú elektrickú energiu, ak je umiestnená v bode:
tam
b) II
c) III
d) IV
V rovnomernom elektrickom poli má pozitívna častica väčšiu elektrickú potenciálnu energiu, čím je bližšie k pozitívnej doske.
V tomto prípade je bod I ten, kde záťaž bude mať najväčšiu potenciálnu energiu.
Alternatíva: a) I
Elektrostatický odlučovač je zariadenie, ktoré možno použiť na odstránenie malých častíc prítomných vo výfukových plynoch v priemyselných komínoch. Základným princípom činnosti zariadenia je ionizácia týchto častíc, po ktorej nasleduje odstránenie pomocou elektrického poľa v oblasti, kde prechádzajú. Predpokladajme, že jeden z nich má hmotnosť m, získa náboj s hodnotou q a je vystavený elektrickému poľu modulu E. Elektrická sila na túto časticu je daná vzťahom
a) mqE.
b) mE / qb.
c) q / E.
d) qE.
Intenzita elektrickej sily pôsobiacej na náboj umiestnený v oblasti, kde je elektrické pole, sa rovná súčinu náboja veľkosťou elektrického poľa, to znamená F = q. A.
Alternatíva: d) qE
V laboratórnej triede fyziky sa na štúdium vlastností elektrických nábojov uskutočnil experiment, na ktorom sa zúčastnili malé elektrifikované guľôčky sa vstrekujú do hornej časti komory vo vákuu, kde existuje rovnomerné elektrické pole v rovnakom smere a smere ako lokálne zrýchlenie gravitácia. Zistilo sa, že s elektrickým poľom s modulom rovným 2 x 103 V / m, jedna z gúľ, s hmotnosťou 3,2 x 10-15 kg, zostala vo vnútri komory konštantnou rýchlosťou. Táto guľa má (zvážte: náboj elektrónov = - 1,6 x 10-19 Ç; náboj protónov = + 1,6 x 10-19 Ç; lokálne gravitačné zrýchlenie = 10 m / s2)
a) rovnaký počet elektrónov a protónov.
b) o 100 viac elektrónov ako protónov.
c) o 100 elektrónov menej ako protóny.
d) 2 000 viac elektrónov ako protónov.
e) 2 000 elektrónov menej ako protóny.
Podľa informácií v probléme sme zistili, že sily pôsobiace na guľu sú váhová sila a elektrická sila.
Pretože guľa zostáva v komore konštantnou rýchlosťou, dospeli sme k záveru, že tieto dve sily majú rovnakú veľkosť a opačný smer. Ako na obrázku nižšie:
Týmto spôsobom môžeme vypočítať modul zaťaženia tak, že sa rovnajú dvom silám pôsobiacim na guľu, to znamená:
Teraz, aby sme zistili počet ďalších častíc, použijeme nasledujúci vzťah:
q = n.e
bytie,
n: počet ďalších elektrónov alebo protónov
e: elementárny náboj
Preto nahradzujeme hodnoty uvedené v probléme a máme:
Ako sme videli, elektrická sila bude musieť mať opačný smer ako váhová sila.
Aby k tomu došlo, je potrebné, aby náboj mal záporné znamienko, pretože týmto spôsobom bude mať elektrická sila a elektrické pole aj opačné smery.
Preto bude musieť mať guľa väčší počet elektrónov ako protóny.
Alternatíva: b) o 100 viac elektrónov ako protónov.
5) Unesp - 2015
Elektrické modely sa často používajú na vysvetlenie prenosu informácií v rôznych systémoch v ľudskom tele. Nervový systém je napríklad tvorený neurónmi (obrázok 1), bunkami ohraničenými tenkou lipoproteínovou membránou, ktorá oddeľuje intracelulárne prostredie od extracelulárneho prostredia. Vnútorná časť membrány je negatívne nabitá a vonkajšia časť má kladný náboj (obrázok 2), podobný tomu, čo sa deje v doskách kondenzátora.
Obrázok 3 predstavuje zväčšený fragment tejto membrány s hrúbkou d, ktorý je vystavený pôsobeniu poľa rovnomerná elektrická, predstavovaná na obrázku jej siločarmi navzájom rovnobežnými a orientovanými na hore. Potenciálny rozdiel medzi intracelulárnym a extracelulárnym médiom je V. Ak vezmeme do úvahy elementárny elektrický náboj ako e, bude draselný ión K +, uvedený na obrázku 3, pôsobením tohto elektrického poľa vystavený elektrickej sile, ktorej modul možno zapísať ako
V rovnomernom elektrickom poli je rozdiel potenciálov daný:
Elektrické pole E sa rovná pomeru medzi elektrickou silou a nábojom, to znamená:
Nahradením tohto vzťahu v predchádzajúcom vzťahu máme:
Pretože máme iba jeden draselný ión, výraz q = n.e sa stane q = e. Dosadením tejto hodnoty do predchádzajúceho výrazu a izolovaním sily nájdeme:
Alternatíva: d)
Oblasť medzi dvoma plochými a rovnobežnými kovovými doskami je znázornená na obrázku v bočnej časti. Prerušované čiary predstavujú rovnomerné elektrické pole existujúce medzi doskami. Vzdialenosť medzi doskami je 5 mm a rozdiel potenciálov medzi nimi je 300 V. Súradnice bodov A, B a C sú znázornené na obrázku. (Napísať a prijať: Systém je vo vákuu. Elektrónový náboj = -1.6.10-19 Ç)
Určite
a) moduly ANDTHE, AB a jeÇ elektrického poľa v bodoch A, B a C;
b) potenciálne rozdiely VAB a VPred Kr medzi bodmi A a B a medzi bodmi B a C;
c) dielo vykonávaná elektrickou silou na elektróne pohybujúcom sa z bodu C do bodu A.
a) Pretože elektrické pole medzi doskami je rovnomerné, bude hodnota rovnaká v bodoch A, B a C, tj. ETHE = ANDB = ANDÇ = A.
Na výpočet modulu E použijeme nasledujúci vzorec:
V = E.d
Kde V = 300 V a d = 5 mm = 0,005 m nájdeme nasledujúcu hodnotu:
b) Na výpočet potenciálnych rozdielov uvedených bodov použijeme rovnaký vzorec ako je uvedené vyššie, vzhľadom na uvedené vzdialenosti, to znamená:
Teraz vypočítajme potenciálny rozdiel medzi bodmi B a C. Za týmto účelom si uvedomte, že tieto dva body sú v rovnakej vzdialenosti od platní, to znamená dPred Kr = 0,004 - 0,004 = 0.
Týmto spôsobom sa potenciálny rozdiel bude rovnať nule, to znamená:
V.Pred Kr = 60 000. 0 = 0
c) Na výpočet práce použijeme nasledujúci vzorec:
Ak sa potenciál bodu C rovná potenciálu bodu B, potom Vç - VTHE = VB - VTHE = - VAB = - 180 V. Dosadením tejto hodnoty do vzorca máme:
Zvážte elektrické pole generované dvoma bodovými elektrickými nábojmi, rovnakými hodnotami a opačnými znamienkami, ktoré sú od seba vzdialené d. O tomto vektore elektrického poľa v ekvidištančných bodoch nábojov je potrebné uviesť, že
a) má smer kolmý na čiaru spájajúcu dva náboje a rovnaký smer vo všetkých týchto bodoch.
b) má rovnaký smer ako čiara, ktorá spája dve zaťaženia, ale líši sa v smere pre každý analyzovaný bod.
c) má smer kolmý na priamku, ktorá spája dve zaťaženia, ale líši sa v smere pre každý analyzovaný bod.
d) má rovnaký smer ako čiara spájajúca dva náboje a rovnaký smer vo všetkých týchto bodoch.
Na obrázku nižšie sú znázornené siločiary, keď máme dva elektrické náboje s opačnými signálmi.
Keď vektor elektrického poľa dotýka siločiary v každom bode, overujeme to v bodoch v rovnakej vzdialenosti od nábojov bude mať vektor rovnaký smer ako priamka spájajúca dva náboje a rovnaký zmysel.
Alternatíva: d) má rovnaký smer ako čiara spájajúca dva náboje a rovnaký smer vo všetkých týchto bodoch.
Ďalšie cviky nájdete tiež:
- Elektrický náboj: Cvičenie
- Elektrostatika: Cvičenia
- Coulombov zákon: Cvičenia
- Asociácia rezistorov - cvičenia
