Електричний заряд - це властивість частинок залучати чи не залучати інших. Наприклад, електрони притягують протони, тоді як нейтрони ні притягуються, ні відштовхуються електронами.
Тіло буде нейтральним, коли в ньому буде однакова кількість електронів і протонів. Коли він має більшу кількість електронів, ніж протони, він негативно електризується. З іншого боку, коли число електронів менше кількості протонів, воно буде позитивно електрифіковане.
Скористайтеся вирішеними та прокоментованими питаннями, щоб прояснити свої сумніви щодо цього питання електростатики.
Вирішені проблеми
1) UFRGS - 2018
Негативний заряд Q апроксимується до ізольованої, електрично нейтральної провідної сфери. Потім сфера заземлюється свинцевим дротом. Перевірте варіант, який правильно заповнює порожні місця в заяві нижче, в тому порядку, в якому вони з’являються. Якщо заряд Q перемістити далеко, поки кулька заземлений, а потім земля незаземлена, куля стане ________. З іншого боку, якщо спочатку видалити землю, а потім видалити заряд Q, сфера буде ________.
а) електрично нейтральний - позитивно заряджений
б) електрично нейтральний - негативно заряджений
в) позитивно заряджений - електрично нейтральний
г) позитивно заряджений - негативно заряджений
д) негативно заряджений - позитивно заряджений
Коли наближається негативний заряд з нейтральної провідної сфери, сила відштовхування змушує електрони накопичуватися в області сфери, найбільш віддаленої від заряду.
Таким чином, в області, найближчій до сфери, не вистачає електронів. У першій ситуації заземлення м’яча під час видалення вантажу призводить до повернення навантаження на м’яч до нейтралі.
У другій ситуації, коли вантаж віддаляється після видалення землі, це спричиняє надлишкове навантаження. негативи, накопичені на одному кінці сфери, зливаються на землю, роблячи сферу позитивно завантажений.
Альтернатива: а) електрично нейтральна - позитивно заряджена
Металевий предмет X, електрично ізольований, має негативний заряд 5,0 х 10-12 Ç. Другий металевий предмет, Y, нейтральний, який підтримує контакт із Землею, наближається до першого і між ними виникає іскра, не торкаючись їх. Тривалість іскри - 0,5 с, а її інтенсивність - 10-11 THE. Наприкінці цього процесу загальні електричні заряди об'єктів X та Y становлять, відповідно,
а) нуль і нуль.
б) нуль і - 5,0 х 10-12 Ç.
в) - 2,5 х 10-12 С і - 2,5 х 10-12 Ç.
г) - 2,5 х 10-12 С і + 2,5 х 10-12 Ç.
д) + 5,0 х 10-12 С і нуль
Кількість вантажу, переданого в ситуації, що склалася, можна розрахувати за такою формулою:
Замінивши вказані значення, маємо:
Таким чином, об’єкт y отримав заряд 5,10-12 С, але оскільки він заземлений, цей надлишковий заряд стече, і загальний заряд об’єкта буде дорівнює нулю.
Як ми розрахували, надлишок негативних зарядів, які були на об'єкті х, був повністю перенесений на об'єкт у. Тому ваш загальний заряд також дорівнюватиме нулю.
Альтернатива: а) нуль і нуль
Два однакові металеві стержні заряджаються зарядом 9,0 мкС. Вони стикаються з третьою паличкою, також ідентичною іншим двом, але чистий заряд якої дорівнює нулю. Після встановлення контакту між ними три палиці розсуваються. Який чистий заряд, в мкС, на третьому стрижні?
а) 3,0
б) 4.5
в) 6,0
г) 9,0
д) 18
При контакті з електрифікацією, коли тіла однакові, заряд буде розподілений порівну між тілами.
Таким чином, заряд 18 µC (9 + 9) буде розділений на 3, тому кожен стрижень після контакту матиме чистий заряд 6 µC (18: 3).
Альтернатива: в) 6.0
На уроці фізики було використано дві однакові металеві сфери, X та Y: X підвішено на ізолюючий дріт у вигляді маятника та Y, закріплений на ізоляційній опорі, як показано на малюнку нижче. Спочатку кулі розташовані на відстані один від одного, при цьому X має позитивний заряд, а Y - електрично нейтральний.
Розгляньте опис двох простих процедур для демонстрації можливих процесів електрифікації а потім позначте альтернативу, яка правильно заповнює порожні місця у виписках, у тому порядку, в якому з'являються.
I - Сфера Y наближена до X, не торкаючись їх. У цьому випадку експериментально перевіряється, що сфера X дорівнює _____________ сферою Y.
II - Сфера Y наближена до X, не торкаючись їх. Утримуючись у цьому положенні, Y-куля з'єднується із землею за допомогою свинцевого дроту. Перебуваючи в такому положенні близько до X, Y розриває контакт із землею, а потім знову віддаляє Y від X. У цьому випадку сфера Y стає _____________.
а) залучені - електрично нейтральні
б) залучений - позитивно заряджений
в) залучений - негативно заряджений
г) відштовхується - позитивно заряджений
д) відштовхується - негативно заряджений
У процедурі I при наближенні сфери Y до сфери X, яка є позитивно зарядженою, електрони будуть притягуватися до області, найближчої до X. Таким чином, сфера X притягується до сфери Y.
У другому процесі, з'єднавши Y-сферу з провідним дротом, область, яка залишилася без браку електронів, отримає негативні заряди. При розриві цього зв’язку сфера Y стане негативно зарядженою.
Альтернатива: в) залучена - негативно заряджена
Щоб дізнатись більше, див електростатики і Електростатика: Вправи.
5) Фувест - 2015 рік
На уроці фізичної лабораторії для вивчення властивостей електричних зарядів був проведений експеримент, в якому мали електризовані сфери вводяться у верхню частину камери у вакуумі, де є рівномірне електричне поле в тому ж напрямку та напрямку, що і локальне прискорення сила тяжіння. Було помічено, що при електричному полі з модулем, рівним 2 х 103 В / м, одна зі сфер, масою 3,2 х 10-15 кг, залишався на постійній швидкості всередині камери. Ця сфера має
а) однакова кількість електронів і протонів.
б) на 100 електронів більше, ніж протони.
в) на 100 електронів менше протонів.
г) на 2000 електронів більше, ніж протонів.
д) на 2000 електронів менше протонів.
Помітьте і прийміть: заряд електрона = - 1,6 х 10-19 Ç; заряд протона = + 1,6 х 10+19 Ç; локальне прискорення сили тяжіння = 10 м / с2
Оскільки заряд залишався всередині камери з постійною швидкістю, це означає, що чиста сила дорівнює нулю.
Оскільки вагова сила та електрична сила є силами, що діють на навантаження, вони повинні мати однакову інтенсивність та протилежні напрямки, щоб отримана сила дорівнювала нулю.
Електрична сила обчислюється за формулою Fелектричний = q. E - сила сили, задана P = m.g, тому маємо:
Оскільки заряд задається q = n.e, маємо:
Щоб електрична сила мала протилежний напрямок силі ваги, необхідно, щоб заряд був негативним, таким чином, сила матиме напрямок, протилежний електричному полю. Отже, у нас буде надлишок електронів.
Альтернатива: б) на 100 електронів більше, ніж протонів.
Докладніше про це див. Також Електричне поле і Вправи на електричному полі.
6) UFLA - 2010
Дві рівні розряджені струмопровідні сфери 1 і 2 контактують між собою і спираються на ізолюючу поверхню. Позитивно електрифікована естафета підходить до одного з них, не торкаючись її, як показано на малюнку нижче. Потім кулі виймають і витягують наелектризований стрижень.
Правильно стверджувати це
а) сфери залишаються розвантаженими, оскільки не відбувається перенесення зарядів між палицею та сферами.
б) куля 1, найближча до палиці, стає позитивно зарядженою, а куля 2 негативно зарядженою.
в) сфери електризуються рівними зарядами та протилежними знаками.
г) сфери заряджаються зарядами рівного знака, а обидві - негативним, оскільки стрижень притягує протилежні заряди.
Позитивні заряди на стержні будуть притягувати негативні заряди до сфери 1, а в кулі 2 буде бракувати електронів.
Поділивши дві сфери, утримуючи палицю в однаковому положенні, куля 1 буде негативно електрифікована, а куля 2 буде заряджена позитивно.
Альтернатива: в) сфери наелектризовані рівними зарядами та протилежними знаками.
