Elektriska fältövningar

Det elektriska fältet representerar förändringen i rymden runt en elektrisk laddning. Det representeras av linjer som kallas kraftledningar.

Detta ämne är en del av det elektrostatiska innehållet. Så utnyttja de övningar som Toda Matéria har förberett för dig, testa dina kunskaper och rensa tvivel genom att följa de nämnda resolutionerna.

Problemen löstes och kommenterade

1) UFRGS - 2019

Figuren nedan visar, i tvärsnitt, ett system med tre elektriska laddningar med respektive uppsättning av potentialutjämnande ytor.

Kontrollera alternativet som fyller i tomma ämnen korrekt i uttalandet nedan, i den ordning de visas. Från potentialutjämningen kan det konstateras att lasterna... har tecken... och att lastmodulerna är sådana att... .

a) 1 och 2 - lika - q1 b) 1 och 3 - lika - q1 c) 1 och 2 - motsatt - q1 d) 2 och 3 - motsatt - q1> q2> q3
e) 2 och 3 - lika - q1> q2> q3

Se Svar

Ekvipotentialytor representerar ytor bildade av punkter som har samma elektriska potential.

Med tanke på ritningen identifierade vi att mellan laddningar 1 och 2 finns vanliga ytor, detta händer när laddningarna har samma tecken. Därför har 1 och 2 samma laddningar.

Från ritningen observerar vi också att belastning 1 är den med den minsta belastningsmodulen, eftersom den har det minsta antalet ytor och belastning 3 är den med det högsta antalet.

Därför måste vi q1

Alternativ: a) 1 och 2 - lika - q1

2) UERJ - 2019

I illustrationen är punkterna I, II, III och IV representerade i ett enhetligt elektriskt fält.

En partikel med försumbar massa och positiv laddning får högsta möjliga elektriska potentialenergi om den placeras vid punkten:

där
b) II
c) III
d) IV

Se Svar

I ett enhetligt elektriskt fält har en positiv partikel större elektrisk potentialenergi ju närmare den positiva plattan.

I det här fallet är punkt I där lasten kommer att ha störst potentiell energi.

Alternativ: a) Jag

3) UECE - 2016

Elektrostatisk utfällare är utrustning som kan användas för att avlägsna små partiklar som finns i avgaser i industriella skorstenar. Utrustningens grundläggande funktionsprincip är jonisering av dessa partiklar, följt av borttagning genom användning av ett elektriskt fält i det område där de passerar. Antag att en av dem har massan m, förvärvar en laddning av värdet q och utsätts för ett elektriskt fält med modul E. Den elektriska kraften på denna partikel ges av

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

Se Svar

Intensiteten hos den elektriska kraften som verkar på en laddning som är belägen i ett område där det finns ett elektriskt fält är lika med laddningens produkt med storleken på det elektriska fältet, det vill säga F = q. OCH.

Alternativ: d) qE

4) Fuvest - 2015

I en fysiklaboratorieklass, för att studera egenskaperna hos elektriska laddningar, genomfördes ett experiment där små elektrifierade sfärer injiceras i den övre delen av en kammare, i vakuum, där det finns ett enhetligt elektriskt fält i samma riktning och riktning som den lokala accelerationen av allvar. Det observerades att med ett elektriskt fält med en modul lika med 2 x 10³ V / m, en av kulorna, med en massa 3,2 x 10^-15 kg, förblev med konstant hastighet inuti kammaren. Denna sfär har (överväg: elektronladdning = - 1,6 x 10^-19 Ç; protonladdning = + 1,6 x 10^-19 Ç; lokal tyngdacceleration = 10 m / s²)

a) samma antal elektroner och protoner.
b) 100 fler elektroner än protoner.
c) 100 elektroner mindre än protoner.
d) 2000 fler elektroner än protoner.
e) 2000 elektroner mindre än protoner.

Se Svar

Enligt informationen i problemet identifierade vi att krafterna som verkar på sfären är viktkraften och den elektriska kraften.

Eftersom sfären förblir i kammaren med konstant hastighet drar vi slutsatsen att dessa två krafter har samma storlek och motsatt riktning. Som bilden nedan:

På detta sätt kan vi beräkna belastningsmodulen genom att jämföra de två krafterna som verkar på sfären, det vill säga:

Nu, för att hitta antalet extra partiklar, låt oss använda följande förhållande:

q = n.e

varelse,

n: antal extra elektroner eller protoner
e: elementär laddning

Därför har vi ersatt de värden som anges i problemet:

Som vi har sett måste den elektriska kraften ha motsatt riktning från viktkraften.

För att detta ska ske är det nödvändigt att laddningen har ett negativt tecken, för på detta sätt kommer också den elektriska kraften och det elektriska fältet att ha motsatta riktningar.

Därför måste sfären ha ett större antal elektroner än protoner.

Alternativ: b) 100 fler elektroner än protoner.

5) Unesp - 2015

Elektriska modeller används ofta för att förklara överföringen av information i olika system i människokroppen. Nervsystemet består till exempel av nervceller (figur 1), celler avgränsade av ett tunt lipoproteinmembran som skiljer den intracellulära miljön från den extracellulära miljön. Den inre delen av membranet är negativt laddad och den yttre delen har en positiv laddning (figur 2), liknande det som händer i plattorna på en kondensator.

Figur 3 representerar ett förstorat fragment av detta membran, med tjockleken d, som är under påverkan av ett fält enhetlig elektrisk, representerad i figuren av dess kraftlinjer parallella med varandra och orienterade mot upp. Den potentiella skillnaden mellan det intracellulära och det extracellulära mediet är V. Med tanke på den elementära elektriska laddningen som e, skulle kaliumjonen K +, indikerad i figur 3, under inverkan av detta elektriska fält utsättas för en elektrisk kraft vars modul kan skrivas som

Se Svar

I ett enhetligt elektriskt fält ges potentialskillnaden av:

Det elektriska fältet E är lika med förhållandet mellan den elektriska kraften och laddningen, det vill säga:

Vi har ersatt detta förhållande i det tidigare förhållandet:

Eftersom vi bara har en kaliumjon kommer uttrycket q = n.e att bli q = e. Genom att ersätta detta värde i föregående uttryck och isolera kraften hittar vi:

Alternativ: d)

6) Fuvest - 2015

Området mellan två platta och parallella metallplattor visas i figuren på sidan. De streckade linjerna representerar det enhetliga elektriska fält som finns mellan plattorna. Avståndet mellan plattorna är 5 mm och potentialskillnaden mellan dem är 300 V. Koordinaterna för punkterna A, B och C visas i figuren. (Skriv och antag: Systemet är i ett vakuum. Elektronladdning = -1,6.10^-19 Ç)

Bestämma

a) moduler OCH_DE, OCH_B och är_Ç av det elektriska fältet vid punkterna A, B respektive C;

b) potentiella skillnader V_AB och V_{före Kristus} mellan punkterna A och B respektive mellan punkterna B och C;

c) arbetet utförs av den elektriska kraften på en elektron som rör sig från punkt C till punkt A.

Se Svar

a) Eftersom det elektriska fältet mellan plattorna är enhetligt kommer värdet att vara detsamma vid punkterna A, B och C, dvs E_DE = OCH_B = OCH_Ç = Och.

För att beräkna E-modulen kommer vi att använda följande formel:

V = E.d

Där V = 300 V och d = 5 mm = 0,005 m hittar vi följande värde:

b) För att beräkna de potentiella skillnaderna för de angivna punkterna kommer vi att använda samma formel som ovan, med tanke på de angivna avstånden, det vill säga:

Låt oss nu beräkna potentialskillnaden mellan punkterna B och C. Observera att dessa två punkter ligger på samma avstånd från plattorna, det vill säga d_{före Kristus} = 0,004 - 0,004 = 0.

På detta sätt kommer potentialskillnaden att vara lika med noll, det vill säga:

V_{före Kristus} = 60 000. 0 = 0

c) För att beräkna arbetet använder vi följande formel:

Om potentialen för punkt C är lika med punkten B, då V_ç - V_DE = V_B - V_DE = - V_AB = - 180 V. Genom att ersätta detta värde i formeln har vi:

7) UECE - 2014

Tänk på det elektriska fältet som genereras av två punktformade elektriska laddningar, med lika värden och motsatta tecken, åtskilda av ett avstånd d. Om denna elektriska fältvektor vid laddningarna på lika stora avstånd är det korrekt att ange det

a) har riktningen vinkelrät mot linjen som förenar de två laddningarna och samma riktning vid alla dessa punkter.
b) har samma riktning som linjen som förenar de två belastningarna, men varierar i riktning för varje analyserad punkt.
c) har en riktning vinkelrät mot linjen som förenar de två belastningarna, men varierar i riktning för varje analyserad punkt.
d) har samma riktning som linjen som förenar de två laddningarna och samma riktning vid alla dessa punkter.

Se Svar

I bilden nedan representeras kraftlinjerna när vi har två elektriska laddningar med motsatta signaler.

När den elektriska fältvektorn tangenterar kraftlinjerna vid varje punkt, verifierar vi det vid punkterna lika långt från laddningarna kommer vektorn att ha samma riktning som linjen som förbinder de två laddningarna och samma känsla.

Alternativ: d) har samma riktning som linjen som förenar de två laddningarna och samma riktning vid alla dessa punkter.

För fler övningar, se även:

• Elladdning: övningar
• Elektrostatik: Övningar
• Coulombs lag: övningar
• Resistor Association - Övningar