Elektrik alanı, bir elektrik yükünün etrafındaki boşluktaki değişimi temsil eder. Güç hatları adı verilen çizgilerle temsil edilir.
Bu konu elektrostatik içeriğin bir parçasıdır. Bu nedenle, Toda Matéria'nın sizin için hazırladığı alıştırmalardan yararlanın, bilginizi test edin ve belirtilen çözümleri takip ederek şüphelerinizi giderin.
Sorunlar çözüldü ve yorumlandı
1) UFRGS - 2019
Aşağıdaki şekil, ilgili eşpotansiyel yüzeyleri ile üç elektrik yükünden oluşan bir sistemi enine kesit olarak göstermektedir.
Aşağıdaki ifadede boşlukları doğru olarak dolduran alternatifi göründükleri sırayla kontrol edin. Eşpotansiyel izlemeden, yüklerin... işaretleri var... ve yük modülleri öyle ki... .
a) 1 ve 2 – eşit – q1 b) 1 ve 3 – eşit – q1 c) 1 ve 2 – zıt – q1 d) 2 ve 3 – zıt – q1 > q2 > q3
e) 2 ve 3 – eşittir – q1 > q2 > q3
Eş potansiyel yüzeyler, aynı elektrik potansiyeline sahip noktaların oluşturduğu yüzeyleri temsil eder.
Çizimi gözlemleyerek 1 ve 2 numaralı yükler arasında ortak yüzeyler olduğunu belirledik, bu, yükler aynı işarete sahip olduğunda olur. Bu nedenle 1 ve 2 eşit yüklere sahiptir.
Çizimden, en az yüzeye sahip olduğu için yük 1'in en küçük yük modülüne sahip olduğunu ve yük 3'ün en yüksek sayıya sahip olduğunu görüyoruz.
Bu nedenle, q1
Alternatif: a) 1 ve 2 - eşittir - q1
Çizimde, I, II, III ve IV noktaları düzgün bir elektrik alanında temsil edilmektedir.
İhmal edilebilir kütleye ve pozitif yüke sahip bir parçacık, şu noktaya yerleştirildiğinde mümkün olan en yüksek elektriksel potansiyel enerjiyi elde eder:
Orada
b) II
c) III
d) IV
Düzgün bir elektrik alanında, pozitif bir parçacık, pozitif plakaya ne kadar yakınsa, o kadar büyük elektrik potansiyel enerjisine sahiptir.
Bu durumda I noktası, yükün en büyük potansiyel enerjiye sahip olacağı yerdir.
Alternatif: a) ben
Elektrostatik çöktürücü, endüstriyel bacalarda egzoz gazlarında bulunan küçük partikülleri uzaklaştırmak için kullanılabilen ekipmandır. Ekipmanın temel çalışma prensibi, bu parçacıkların iyonize edilmesi ve ardından geçtikleri bölgede bir elektrik alan kullanılarak uzaklaştırılmasıdır. Bunlardan birinin kütlesi m olduğunu, q değerinde bir yük aldığını ve E modülünün bir elektrik alanına maruz kaldığını varsayalım. Bu parçacık üzerindeki elektrik kuvveti ile verilir
a) mqE.
b) mE/qb.
c) q/E.
d) qE.
Elektrik alanının bulunduğu bir bölgede bulunan bir yüke etki eden elektrik kuvvetinin şiddeti, yükün elektrik alanın büyüklüğü ile çarpımına eşittir, yani F = q. VE.
Alternatif: d) qE
Bir fizik laboratuvarı sınıfında, elektrik yüklerinin özelliklerini incelemek için, içinde küçük elektrikli kürelerin bulunduğu bir deney yapıldı. yerel ivme ile aynı yön ve yönde düzgün bir elektrik alanının olduğu bir vakumda, bir odanın üst kısmına enjekte edilir. Yerçekimi. 2 x 10'a eşit bir modülün elektrik alanı ile3 Kürelerden biri olan V/m, kütle 3,2 x 10-15 kg, odanın içinde sabit hızda kaldı. Bu kürenin sahip olduğu (göz önünde bulundurun: elektron yükü = - 1,6 x 10)-19 Ç; proton yükü = + 1,6 x 10-19 Ç; yerel yerçekimi ivmesi = 10 m/s2)
a) Aynı sayıda elektron ve proton.
b) Protonlardan 100 elektron daha fazladır.
c) Protonlardan 100 elektron daha azdır.
d) protonlardan 2000 daha fazla elektron.
e) 2000 elektron protondan daha az.
Problemdeki bilgilere göre küreye etki eden kuvvetlerin ağırlık kuvveti ve elektrik kuvveti olduğunu belirledik.
Küre oda içinde sabit hızla kaldığından, bu iki kuvvetin aynı büyüklükte ve zıt yönde olduğu sonucuna varırız. Aşağıdaki resim olarak:
Bu şekilde, küreye etki eden iki kuvveti eşitleyerek yükün modülünü hesaplayabiliriz, yani:
Şimdi, ekstra parçacıkların sayısını bulmak için aşağıdaki ilişkiyi kullanalım:
q = yok
olmak,
n: fazladan elektron veya proton sayısı
e: temel ücret
Bu nedenle, problemde belirtilen değerleri değiştirerek şunları elde ederiz:
Gördüğümüz gibi, elektrik kuvvetinin ağırlık kuvvetinin tersi yönde olması gerekecektir.
Bunun olması için yükün negatif bir işarete sahip olması gerekir, çünkü bu şekilde elektrik kuvveti ve elektrik alanı da zıt yönlere sahip olacaktır.
Bu nedenle, kürenin protonlardan daha fazla sayıda elektrona sahip olması gerekecektir.
Alternatif: b) Protonlardan 100 daha fazla elektron.
5) Unesp - 2015
Elektrik modelleri genellikle insan vücudundaki çeşitli sistemlerde bilgi iletimini açıklamak için kullanılır. Örneğin sinir sistemi, hücre içi ortamı hücre dışı ortamdan ayıran ince bir lipoprotein zarla sınırlanan hücreler olan nöronlardan (şekil 1) oluşur. Membranın iç kısmı negatif yüklüdür ve dış kısmı, bir kapasitörün plakalarında olanlara benzer şekilde pozitif bir yüke sahiptir (şekil 2).
Şekil 3, bir alanın etkisi altında olan d kalınlığındaki bu zarın büyütülmüş bir parçasını temsil etmektedir. Şekilde birbirine paralel ve yönlendirilmiş kuvvet çizgileriyle temsil edilen düzgün elektrik yukarı. Hücre içi ve hücre dışı ortam arasındaki potansiyel fark V'dir. Temel elektrik yükü e olarak kabul edildiğinde, bu elektrik alanının etkisi altında şekil 3'te gösterilen potasyum iyonu K+, modülü şu şekilde yazılabilen bir elektrik kuvvetine maruz kalacaktır.
Düzgün bir elektrik alanında potansiyel fark şu şekilde verilir:
Elektrik alanı E, elektrik kuvveti ile yük arasındaki orana eşittir, yani:
Önceki ilişkide bu ilişkiyi değiştirirsek:
Sadece bir potasyum iyonumuz olduğundan, q =n.e ifadesi q=e olacaktır. Bu değeri önceki ifadede yerine koyarak ve kuvveti izole ederek şunu buluruz:
alternatif: d)
İki düz ve paralel metal plaka arasındaki bölge yandaki şekilde gösterilmiştir. Kesik çizgiler, plakalar arasında var olan düzgün elektrik alanını temsil eder. Plakalar arasındaki mesafe 5 mm ve aralarındaki potansiyel fark 300 V'dir. A, B ve C noktalarının koordinatları şekilde gösterilmiştir. (Yaz ve Kabul Et: Sistem bir boşlukta. Elektron yükü = -1.6.10-19 Ç)
belirle
a) modüller VEbu, VEB ve birÇ sırasıyla A, B ve C noktalarındaki elektrik alanın;
b) potansiyel farklar VAB ve VM.Ö sırasıyla A ve B noktaları ile B ve C noktaları arasında;
c) iş C noktasından A noktasına hareket eden bir elektron üzerindeki elektrik kuvveti tarafından gerçekleştirilir.
a) Plakalar arasındaki elektrik alan düzgün olduğundan, A, B ve C noktalarında, yani E noktalarında değer aynı olacaktır.bu = VEB = VEÇ = Ve .
E modülünü hesaplamak için aşağıdaki formülü uygulayacağız:
V= E.d
V = 300 V ve d = 5 mm = 0.005 m olduğunda, aşağıdaki değeri bulacağız:
b) Belirtilen noktaların potansiyel farklarını hesaplamak için, belirtilen mesafeleri dikkate alarak yukarıdaki formülün aynısını uygulayacağız, yani:
Şimdi B ve C noktaları arasındaki potansiyel farkı hesaplayalım. Bunun için bu iki noktanın plakalardan aynı uzaklıkta olduğuna dikkat edin, yani dM.Ö = 0,004 - 0,004 = 0.
Bu şekilde potansiyel fark sıfıra eşit olacaktır, yani:
VM.Ö = 60 000. 0 = 0
c) İşi hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanacağız:
C noktasının potansiyeli B noktasının potansiyeline eşitse, o zaman Vç - Vbu = VB - Vbu = - VAB = - 180 V. Bu değeri formülde yerine koyarsak:
Bir d mesafesi ile ayrılmış, eşit değerlere ve zıt işaretlere sahip iki nokta şeklindeki elektrik yükünün oluşturduğu elektrik alanını düşünün. Yüklerin eşit uzaklıklarındaki bu elektrik alan vektörü hakkında şunu söylemek doğrudur:
a) iki yükü birleştiren doğruya dik yöne ve tüm bu noktalarda aynı yöne sahiptir.
b) iki yükü birleştiren çizgi ile aynı yöne sahiptir, ancak analiz edilen her nokta için yönü değişir.
c) iki yükü birleştiren doğruya dik bir yönü vardır, ancak analiz edilen her nokta için yönü değişir.
d) iki yükü birleştiren doğru ile aynı yöne ve tüm bu noktalarda aynı yöne sahiptir.
Aşağıdaki resimde, zıt sinyalli iki elektrik yüküne sahip olduğumuzdaki kuvvet çizgileri gösterilmektedir.
Elektrik alan vektörü her noktadaki kuvvet çizgilerini teğetleştirirken, yüklerden eşit uzaklıkta vektör, iki yükü birleştiren çizgi ile aynı yöne sahip olacaktır ve aynı duyu.
Alternatif: d) iki yükü birleştiren doğru ile aynı yöne ve tüm bu noktalarda aynı yöne sahiptir.
Daha fazla alıştırma için ayrıca bakınız:
- Elektrik Yükü: Egzersizler
- Elektrostatik: Egzersizler
- Coulomb Yasası: Alıştırmalar
- Direnç Birliği - Alıştırmalar
