Електричне поле представляє зміну простору навколо електричного заряду. Він представлений лініями, які називаються лініями електропередач.
Цей предмет є частиною електростатичного вмісту. Отож, скористайтеся вправами, які для вас підготувала Тода Матерія, перевірте свої знання та проясніть сумніви, дотримуючись коментарських резолюцій.
Проблеми вирішені та коментовані
1) UFRGS - 2019
На малюнку нижче показано в поперечному перерізі систему з трьох електричних зарядів з відповідним набором еквіпотенціальних поверхонь.
Перевірте варіант, який правильно заповнює порожні місця в заяві нижче, в тому порядку, в якому вони з’являються. З трасування еквіпотенціалу можна стверджувати, що навантаження... мати знаки... і що модулі навантаження такі, що... .
а) 1 і 2 - рівні - q1 б) 1 і 3 - рівні - q1 в) 1 і 2 - протилежні - q1 г) 2 і 3 - протилежні - q1> q2> q3
д) 2 і 3 - рівні - q1> q2> q3
Еквіпотенціальні поверхні представляють поверхні, утворені точками, що мають однаковий електричний потенціал.
Спостерігаючи на кресленні, ми виявили, що між зарядами 1 і 2 є спільні поверхні, це трапляється, коли заряди мають однаковий знак. Отже, 1 і 2 мають рівні заряди.
З креслення ми також спостерігаємо, що навантаження 1 - це та з найменшим модулем навантаження, оскільки вона має найменшу кількість поверхонь, а навантаження 3 - з найбільшим числом.
Отже, ми маємо q1
Альтернатива: а) 1 і 2 - рівні - q1
На ілюстрації точки I, II, III і IV представлені в рівномірному електричному полі.
Частинка з незначною масою та позитивним зарядом набуває найбільшої електричної потенціальної енергії, якщо розмістити її в точці:
там
б) II
в) III
г) IV
В рівномірному електричному полі позитивна частинка має більший електричний потенціал, чим ближче вона до позитивної пластини.
У цьому випадку точка I - це місце, де навантаження матиме найбільшу потенційну енергію.
Альтернатива: а) I
Електрофільтр - це обладнання, яке можна використовувати для видалення дрібних частинок, що містяться у відпрацьованих газах у промислових димоходах. Основним принципом роботи обладнання є іонізація цих частинок з подальшим видаленням за допомогою використання електричного поля в області, де вони проходять. Нехай один з них має масу m, набуває заряду величини q і піддається впливу електричного поля за модулем E. Електрична сила на цю частинку задається
а) mqE.
б) mE / qb.
в) q / E.
г) qE.
Інтенсивність електричної сили, що діє на заряд, розташований в області, де є електричне поле, дорівнює добутку заряду на величину електричного поля, тобто F = q. І.
Альтернатива: d) qE
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 (врахуйте: заряд електрона = - 1,6 х 10-19 Ç; заряд протона = + 1,6 х 10-19 Ç; локальне прискорення сили тяжіння = 10 м / с2)
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.
Згідно з інформацією про проблему, ми виявили, що сили, що діють на сферу, це сила ваги та електрична сила.
Оскільки сфера залишається в камері з постійною швидкістю, ми робимо висновок, що ці дві сили мають однакову величину і протилежний напрямок. Як на зображенні нижче:
Таким чином, ми можемо розрахувати модуль навантаження, рівняючи дві сили, що діють на сферу, тобто:
Тепер, щоб знайти кількість зайвих частинок, скористаємось таким співвідношенням:
q = n.e
буття,
n: кількість зайвих електронів або протонів
д: елементарний заряд
Отже, замінюючи значення, зазначені в задачі, маємо:
Як ми бачили, електрична сила повинна мати протилежний напрямок від сили ваги.
Для цього необхідно, щоб заряд мав негативний знак, оскільки таким чином електрична сила та електричне поле також матимуть протилежні напрямки.
Тому сфера повинна мати більшу кількість електронів, ніж протони.
Альтернатива: б) на 100 електронів більше, ніж протони.
5) Unesp - 2015
Електричні моделі часто використовують для пояснення передачі інформації в різних системах людського тіла. Наприклад, нервова система складається з нейронів (малюнок 1), клітин, відокремлених тонкою ліпопротеїновою мембраною, яка відокремлює внутрішньоклітинне середовище від позаклітинного. Внутрішня частина мембрани заряджена негативно, а зовнішня частина має позитивний заряд (рис. 2), подібно до того, що відбувається в пластинах конденсатора.
На малюнку 3 представлений збільшений фрагмент цієї мембрани товщиною d, який знаходиться під дією поля рівномірна електрична, представлена на малюнку силовими лініями, паралельними одна одній і орієнтованими на вгору. Різниця потенціалів між внутрішньоклітинним та позаклітинним середовищем становить V. Враховуючи елементарний електричний заряд як e, іон калію K +, зазначений на малюнку 3, під дією цього електричного поля буде піддаватися дії електричної сили, модуль якої можна записати як
В рівномірному електричному полі різниця потенціалів визначається:
Електричне поле E дорівнює відношенню між електричною силою та зарядом, тобто:
Замінивши ці відносини в попередніх відносинах, ми маємо:
Оскільки ми маємо лише один іон калію, вираз q = n.e стане q = e. Підставляючи це значення в попередній вираз і ізолюючи силу, знаходимо:
Альтернатива: d)
Область між двома плоскими і паралельними металевими пластинами зображена на малюнку збоку. Пунктирними лініями зображено однорідне електричне поле, що існує між пластинами. Відстань між пластинами становить 5 мм, а різниця потенціалів між ними становить 300 В. Координати точок A, B і C показані на малюнку. (Написати та прийняти: система знаходиться у вакуумі. Електронний заряд = -1.6.10-19 Ç)
Визначте
а) модулі ІTHE, ІB і єÇ електричного поля в точках A, B та C відповідно;
б) різниці потенціалів VAB і VЕ між точками А і В та між точками В і С відповідно;
в) робота виконується електричною силою на електрон, що рухається з точки С в точку А.
а) Оскільки електричне поле між пластинами однорідне, значення буде однаковим у точках A, B і C, тобто ETHE = ІB = ІÇ = І.
Для обчислення модуля E ми застосуємо таку формулу:
V = E.d
Де V = 300 В і d = 5 мм = 0,005 м, ми знайдемо таке значення:
б) Для обчислення різниці потенціалів зазначених точок ми застосуємо ту ж формулу, що і вище, враховуючи зазначені відстані, тобто:
Тепер обчислимо різницю потенціалів між точками B і C. Для цього зауважте, що ці дві точки знаходяться на однаковій відстані від пластин, тобто dЕ = 0,004 - 0,004 = 0.
Таким чином, різниця потенціалів буде дорівнює нулю, тобто:
VЕ = 60 000. 0 = 0
в) Для розрахунку роботи ми будемо використовувати наступну формулу:
Якщо потенціал точки C дорівнює потенціалу точки B, то Vç - VTHE = VB - VTHE = - VAB = - 180 В. Підставивши це значення у формулу, маємо:
Розглянемо електричне поле, породжене двома точковими електричними зарядами, рівних значень та протилежних знаків, розділених відстанню d. Щодо цього вектора електричного поля в рівновіддалених точках зарядів, це правильно стверджувати
а) має напрямок, перпендикулярний прямій, що з’єднує два заряди, і однаковий напрямок у всіх цих точках.
б) має той самий напрямок, що і лінія, яка з’єднує два навантаження, але змінюється в напрямку для кожної аналізованої точки.
в) має напрямок, перпендикулярний до прямої, яка з’єднує два вантажі, але змінюється в напрямку для кожної аналізованої точки.
г) має той самий напрямок, що і лінія, що з’єднує два заряди, і однаковий напрямок у всіх цих точках.
На зображенні нижче представлені силові лінії, коли ми маємо два електричні заряди з протилежними сигналами.
Оскільки вектор електричного поля стосується силових ліній у кожній точці, ми перевіряємо це в точках рівновіддалені від зарядів, вектор буде мати той самий напрямок, що і пряма, що з’єднує два заряди, і однаковий сенс.
Альтернатива: г) має той самий напрямок, що і лінія, що з’єднує два заряди, і однаковий напрямок у всіх цих точках.
Додаткові вправи див. Також:
- Електричний заряд: вправи
- Електростатика: Вправи
- Закон Кулона: Вправи
- Асоціація резисторів - вправи
