Κατηγορία: 2.1 Ηλεκτροστατικό πεδίο

Ένα σημειακό ηλεκτρικό φορτίο q₁ = +q δημιουργεί στο σημείο Ρ του χώρου ηλεκτρικό πεδίο, έντασης   και δυναμικού V₁. Η απόσταση του Ρ από το φορτίο είναι r (σχήμα 1).
i) Το μέτρο της έντασης και η τιμή του δυναμικού συνδέονται με τη σχέση
α) V₁ = E₁∙r      β) V₁ = E₁∙r²     γ) V₁ = E₁/r
Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

Κρατώντας ακίνητο το φορτίο q₁, ένα δεύτερο ηλεκτρικό φορτίο q₂ = +q, τοποθετείται και συγκρατείται ακίνητο, όπως φαίνεται στο σχήμα 2. Στο σημείο Ρ η ένταση γίνεται  και το δυναμικό V.
ii) Για το μέτρο της έντασης ισχύει
α) Ε > Ε₁          β) Ε = Ε₁          γ) Ε < Ε₁
Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

iii) Για το δυναμικό ισχύει
α) V = 0            β) V = √2 V₁     γ) V =2V₁
Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

iv) Κάποιος ισχυρίζεται ότι πάνω στην ευθεία που συνδέει τα δύο φορτία, υπάρχει σημείο Σ, που η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και το δυναμικό είναι μηδέν. Συμφωνείτε με αυτή την άποψη; Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

v) Θα μπορούσαμε να μηδενίσουμε την ηλεκτρική δυναμική ενέργεια του συστήματος, αν τοποθετούσαμε στο μέσον της απόστασης των δύο φορτίων
α) ένα αρνητικό σημειακό φορτίο q₃ =-2q
β) ένα αρνητικό σημειακό φορτίο q₃ =-q/4
γ) ένα θετικό σημειακό φορτίο q₃ =+2q
Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

Απάντηση 

Απάντηση 

Μια σφαίρα Σ₁ μάζας m = 6,35g είναι ηλεκτρικά ουδέτερη και φτιαγμένη από καθαρό χαλκό .
i) Αν η γραμμομοριακή μάζα του χαλκού είναι Μ = 63,5g/mol, ο αριθμός του Avogradro είναι N_A = 6∙10²³άτομα/mol και το φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι q_e = -1,6∙10^-19C, υπολογίστε το συνολικό αρνητικό και θετικό ηλεκτρικό φορτίο, που περιέχει αυτή η σφαίρα.

ii) Με κάποια μέθοδο, αφαιρούμε από τη σφαίρα Σ₁ ένα μικρό μέρος του αρνητικού της φορτίου, την τοποθετούμε σε απόσταση r = 0,5m(διάκεντρος) από άλλη όμοια σφαίρα Σ₂ Παρατηρούμε ότι δημιουργείται ελκτική δύναμη μεταξύ τους μέτρου F₁ = 0,108N. Στη συνέχεια συνδέουμε για λίγο τις σφαίρες μεταξύ τους με ένα λεπτό μεταλλικό σύρμα, το αφαιρούμε και παρατηρούμε να δημιουργείται απωστική δύναμη μεταξύ τους μέτρου F₂ = 0,036N.

α) Ποιο το είδος του αρχικού φορτίου κάθε σφαίρας;

β) Ποια ήταν τα αρχικά φορτία των σφαιρών αν |q₁| > |q₂| ;

γ) Τι παρατηρείτε συγκρίνοντας τα φορτία που βρήκατε στο ερώτημα (i) με αυτά του ερωτήματος (ii);

δ) Ποια τα τελικά φορτία των σφαιρών και πόσο ηλεκτρικό φορτίο διακινήθηκε;

Απάντηση 

Απάντηση 

Στο πληκτρολόγιο κάποιων laptop, κάτω από κάθε πλήκτρο υπάρχει ένας πυκνωτής, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Ο οπλισμός Α συνδέεται με το πλήκτρο, ο οπλισμός Β είναι σταθερός και ανάμεσά τους υπάρχει ελαστικό μονωτικό υλικό. Το τροφοδοτικό του laptop δημιουργεί σταθερή τάση V₀ ανάμεσα  στους δύο οπλισμούς. Πριν πατήσουμε το πλήκτρο, η απόσταση ανάμεσα στους οπλισμούς είναι l₀, η σχετική διηλεκτρική σταθερά του μονωτικού υλικού ε, το εμβαδό κάθε οπλισμού S και η χωρητικότητα του πυκνωτή C₀. Όταν πατήσουμε το πλήκτρο, η απόσταση ανάμεσα στους οπλισμούς γίνεται l₀/2.

i) H χωρητικότητα του πυκνωτή μετά το πάτημα του πλήκτρου γίνεται

Συνέχεια (Word)

Συνέχεια (Pdf)