Електрично поље представља промену простора око електричног наелектрисања. Представљен је линијама које се називају далеководи.
Овај предмет је део електростатичког садржаја. Дакле, искористите вежбе које вам је Тода Материа припремила, тестирајте своје знање и разјасните сумње пратећи коментарисане резолуције.
Питања решена и коментарисана
1) УФРГС - 2019
Доња слика приказује, у пресеку, систем од три електрична наелектрисања са одговарајућим скупом еквипотенцијалних површина.
Проверите алтернативу која исправно попуњава празна места у изјави испод, редоследом којим се појављују. Из изједначавања потенцијала може се констатовати да су оптерећења... имају знакове... и да су модули оптерећења такви да... .
а) 1 и 2 - једнако - к1 б) 1 и 3 - једнако - к1 ц) 1 и 2 - супротно - к1 д) 2 и 3 - супротно - к1> к2> к3
д) 2 и 3 - једнако - к1> к2> к3
Еквипотенцијалне површине представљају површине формиране тачкама које имају исти електрични потенцијал.
Посматрајући цртеж, идентификовали смо да између наелектрисања 1 и 2 постоје заједничке површине, то се дешава када наелектрисања имају исти предзнак. Према томе, 1 и 2 имају једнаке набоје.
Из цртежа такође примећујемо да је оптерећење 1 оно са најмањим модулом оптерећења, јер има најмањи број површина, а оптерећење 3 је оно с највећим бројем.
Стога морамо к1
Алтернатива: а) 1 и 2 - једнако - к1
На илустрацији су тачке И, ИИ, ИИИ и ИВ представљене у једноличном електричном пољу.
Честица занемариве масе и позитивног наелектрисања стиче највећу могућу електричну потенцијалну енергију ако се стави у тачку:
тамо
б) ИИ
ц) ИИИ
д) ИВ
У једноличном електричном пољу позитивна честица има већу електричну потенцијалну енергију што је ближа позитивној плочи.
У овом случају, тачка И је место где ће оптерећење имати највећу потенцијалну енергију.
Алтернатива: а) И.
Електрофилтер је опрема која се може користити за уклањање ситних честица присутних у издувним гасовима у индустријским димњацима. Основни принцип рада опреме је јонизација ових честица, праћена уклањањем електричним пољем у региону кроз који пролазе. Претпоставимо да један од њих има масу м, стекне набој вредности к и подвргне се електричном пољу модула Е. Електрична сила на овој честици дата је са
а) мкЕ.
б) мЕ / кб.
ц) к / Е.
д) кЕ.
Интензитет електричне силе која делује на наелектрисање смештено у региону где постоји електрично поље једнак је производу наелектрисања величине електрицног поља, односно Ф = к. И.
Алтернатива: д) кЕ
На часу физичке лабораторије, за проучавање својстава електричних наелектрисања, изведен је експеримент у коме су мале наелектрисане сфере убризгавају се у горњи део коморе, у вакууму, где постоји једнолико електрично поље у истом смеру и смеру као и локално убрзање гравитација. Уочено је да са електричним пољем модула једнаким 2 к 103 В / м, једна од сфера, масе 3,2 к 10-15 кг, остао је константном брзином унутар коморе. Ова сфера има (узмите у обзир: наелектрисање = - 1,6 к 10-19 Ц; протонско пуњење = + 1,6 к 10-19 Ц; локално убрзање гравитације = 10 м / с2)
а) исти број електрона и протона.
б) 100 електрона више од протона.
в) 100 електрона мање од протона.
г) 2000 више електрона него протона.
д) 2000 електрона мање од протона.
Према информацијама у проблему, утврдили смо да су силе које делују на сферу сила тежине и електрична сила.
Како сфера остаје у комори са константном брзином, закључујемо да ове две силе имају исту величину и супротан смер. Као слика испод:
На овај начин можемо израчунати модул оптерећења изједначавањем две силе које делују на сферу, то јест:
Сада, да бисмо пронашли број сувишних честица, употребимо следећи однос:
к = н.е
биће,
н: број додатних електрона или протона
е: елементарни набој
Стога, замењујући вредности назначене у проблему, имамо:
Као што смо видели, електрична сила мораће да има супротан смер од силе тежине.
Да би се то догодило неопходно је да наелектрисање има негативан предзнак, јер ће на тај начин електрична сила и електрично поље такође имати супротне смерове.
Због тога ће сфера морати да има већи број електрона од протона.
Алтернатива: б) 100 електрона више од протона.
5) Унесп - 2015
Електрични модели се често користе за објашњавање преноса информација у различитим системима у људском телу. Нервни систем се, на пример, састоји од неурона (слика 1), ћелија ограничених танком липопротеинском мембраном која раздваја унутарћелијско окружење од ванћелијског. Унутрашњи део мембране је негативно наелектрисан, а спољни има позитиван набој (слика 2), слично ономе што се дешава у плочама кондензатора.
Слика 3 представља увећани фрагмент ове мембране, дебљине д, који је под дејством поља једнолична електрична, представљена на слици својим линијама силе паралелне једна другој и оријентисане на горе. Потенцијална разлика између унутарћелијског и ванћелијског медија је В. Узимајући у обзир елементарни електрични набој као е, калијум-јон К +, назначен на слици 3, под дејством овог електричног поља, био би подвргнут електричној сили чији модул може бити записан као
У једноличном електричном пољу разлика потенцијала је дата са:
Електрично поље Е једнако је односу између електричне силе и наелектрисања, то јест:
Замењујући овај однос у претходном односу, имамо:
С обзиром да имамо само један калијум-јон, израз к = н.е постаће к = е. Заменом ове вредности у претходном изразу и изоловањем силе, проналазимо:
Алтернатива: д)
Област између две равне и паралелне металне плоче приказана је на слици са бочне стране. Испрекидане линије представљају једнообразно електрично поље које постоји између плоча. Растојање између плоча је 5 мм, а потенцијална разлика између њих је 300 В. Координате тачака А, Б и Ц приказане су на слици. (Запишите и усвојите: Систем је у вакууму. Наелектрисање електрона = -1.6.10-19 Ц)
Одреди
а) модули И.ТХЕ, ИБ. иЦ електричног поља у тачкама А, Б и Ц, респективно;
б) потенцијалне разлике В.АБ и В.пре нове ере између тачака А и Б и између тачака Б и Ц, респективно;
в) дело изведена електричном силом на електрон који се креће од тачке Ц до тачке А.
а) Како је електрично поље између плоча једнолико, вредност ће бити иста у тачкама А, Б и Ц, тј. ЕТХЕ = АНДБ. = АНДЦ = И.
За израчунавање модула Е применићемо следећу формулу:
В = Е.д
Где је В = 300 В и д = 5 мм = 0,005 м, наћи ћемо следећу вредност:
б) Да бисмо израчунали потенцијалне разлике назначених тачака, применићемо исту формулу као горе, узимајући у обзир назначена растојања, то јест:
Сада израчунајмо потенцијалну разлику између тачака Б и Ц. За ово имајте на уму да су ове две тачке на истој удаљености од плоча, тјпре нове ере = 0,004 - 0,004 = 0.
На тај начин разлика потенцијала биће једнака нули, то јест:
В.пре нове ере = 60 000. 0 = 0
ц) За израчунавање рада користићемо следећу формулу:
Ако је потенцијал тачке Ц једнак потенцијалу тачке Б, онда је Вц - В.ТХЕ = ВБ. - В.ТХЕ = - В.АБ = - 180 В. Заменом ове вредности у формули имамо:
Размотрите електрично поље генерисано од два електрична наелектрисања у облику тачке, једнаких вредности и супротних знакова, раздвојених растојањем д. О овом вектору електричног поља на еквидистантним тачкама наелектрисања тачно је то тврдити
а) има правац окомит на правац који спаја два наелектрисања и исти правац у свим овим тачкама.
б) има исти смер као и линија која спаја два оптерећења, али варира у смеру за сваку анализирану тачку.
ц) има правац окомит на линију која спаја два оптерећења, али варира у смеру за сваку анализирану тачку.
г) има исти смер као линија која спаја два наелектрисања и исти смер у свим овим тачкама.
На доњој слици су представљене линије силе када имамо два електрична наелектрисања са супротним сигналима.
Како вектор електричног поља додирује линије силе у свакој тачки, то верификујемо у тачкама једнако удаљени од наелектрисања, вектор ће имати исти правац као и линија која спаја два наелектрисања и иста смисао.
Алтернатива: д) има исти смер као линија која спаја два наелектрисања и исти смер у свим овим тачкама.
За више вежби погледајте такође:
- Електрично пуњење: вежбе
- Електростатика: Вежбе
- Кулонов закон: вежбе
- Удружење отпорника - вежбе