Αρχείο για την κατηγορία “Φυσική Β’ Λυκείου (Γενικής Παιδείας)”

« Παλιότερα άρθρα
13 11 2020

Βασικοί τύποι ηλεκτρισμού

Αναρτήθηκε από Παναγιώτης Κουτεντάκης στο Φυσική Β' Λυκείου (Γενικής Παιδείας)
Γενικός τύπος Πεδίο Coulomb
Δύναμη

    \[\vec{F} = \vec{E}\cdot q\]

    \[F = k\cdot \frac{|Q \cdot q|}{r^2}\]
Ένταση Ηλ. πεδίου

    \[\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}\]

    \[E= k\cdot \frac{|Q|}{r^2}\]
Δυναμική Ενέργεια

    \[U_Σ = W_{Σ \rightarrow \infty}\]

    \[U = k\cdot \frac{Q \cdot q}{r}\]
Δυναμικό

    \[V_Σ = \frac{W_{Σ \rightarrow \infty}}{q}\]

    \[V = k\cdot \frac{Q}{r}\]
Διαφορά δυναμικού

    \[V_{ΚΛ} = V_K - V_Λ = \frac{W_{Κ \rightarrow Λ}}{q} \]

    \[V_{ΚΛ} = k\cdot Q\cdot \left(\frac{1}{r_K} - \frac{1}{r_Λ} \right)\]

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Βασικοί τύποι ηλεκτρισμού

13 11 2020

Δυναμικό – Διαφορά δυναμικού

Αναρτήθηκε από Παναγιώτης Κουτεντάκης στο Φυσική Β' Λυκείου (Γενικής Παιδείας)

Δυναμική Ενέργεια (U)

Η δυναμική ενέργεια ενός φορτίου q σε ένα σημείο Σ εκφράζει το έργο της δύναμης του πεδίου κατά την μετακίνηση ενός φορτίου από το σημείο Σ στο άπειρο, δηλαδή:

    \[U_Σ = W_{Σ\rightarrow\infty} \]

Σε ένα πεδίο Coulomb που δημιουργείται από στατικό φορτίο Q, η δυναμική ενέργεια ενός φορτίου q που βρίσκεται σε απόσταση r από το Q, δίνεται από τον τύπο:

    \[U_Σ = k_c \cdot \frac{Q\cdot q}{r}\]

 

  • Όταν η δυναμική ενέργεια είναι θετική (άρα και το έργο θετικό), σημαίνει ότι αν αφήσουμε ελεύθερο το φορτίο, θα μετακινηθει μόνο του στο άπειρο (η δύναμη του πεδίου το βοηθάει).
  • Όταν είναι αρνητική, σημαίνει ότι θα χρειαστεί να καταναλώσουμε εμείς ενέργεια για να το μετακινήσουμε στο άπειρο (η δύναμη του πεδίου εμποδίζει την μετακίνηση).

Δυναμικό (V)

Δυναμικό σε μία θέση Σ ενός ηλεκτρικού πεδίου ονομάζουμε το μονόμετρο φυσικό μέγεθος που ορίζεται ως το πηλίκο της δυναμικής ενέργειας ενός φορτίου q στη θέση Σ προς το φορτίο αυτό.

    \[V_Σ = \frac{U_Σ}{q} = \frac{W_{Σ\rightarrow\infty}}{q}\]

Η μονάδα μέτρησης του δυναμικού στο S.I. είναι το 1V = 1J/C (Βολτ)

Σε ένα ηλεκτροστατικό πεδίο Coulomb, που δημιουργείται από ένα φορτίο Q, το δυναμικό σε ένα σημείο Σ που απέχει απόσταση r από το φορτίο αυτό, δίνεται από τη σχέση:

    \[V_Σ = k_c \cdot \frac{Q}{r}\]

Η σχέση αυτή προκύπτει από τον ορισμό του δυναμικού αν αντικαταστήσουμε την δυναμική ενέργεια με την σχέση της για το ηλεκτροστατικό πεδίο.

Διαφορά Δυναμικού (VΑΒ)

Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων Α και Β είναι:

    \[V_{AB} = V_A - V_B = \frac{W_{A\rightarrow B}}{q}\]

κι εκφράζει το έργο της δύναμης του πεδίου όταν μετακινείται ένα φορτίο q από το σημείο Α στο Β.

 

Αυτό σημαίνει ότι, για ένα θετικό φορτίο q, όταν η διαφορά δυναμικού είναι θετική, θα μετακινείται μόνο του από την θέση Α στη θέση Β χωρίς να χρειάζεται κάποια εξωτερική δύναμη.

 

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Δυναμικό – Διαφορά δυναμικού

09 11 2020

Ασκήσεις Έντασης Ηλεκτρικού Πεδίου

Αναρτήθηκε από Παναγιώτης Κουτεντάκης στο Φυσική Β' Λυκείου (Γενικής Παιδείας)

Άσκηση 1

Δύο φορτία Q1=2μC και Q2=18μC βρίσκονται ακίνητα σε απόσταση d=8m.

  1. Να βρεθεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο μέσον Μ της απόστασης των δύο φορτίων.
  2. Να υπολογίσετε την δύναμη που θα δεχθεί ένα φορτίο q=-4μC αν το τοποθετήσουμε στο σημείο M.
  3. Να βρείτε σε ποιο σημείο θα μηδενιστεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου.

 

Άσκηση 2

Δύο ομώνυμα φορτία Q1=8μC και Q2  βρίσκονται ακίνητα σε απόσταση d=6m και η ένταση του πεδίου που δημιουργείται στο μέσον Μ της απόστασης των δύο φορτίων είναι EM=6x103 N/C.

  1. Να βρεθεί το φορτίο Q2.
  2. Να βρεθεί σε ποιο σημείο θα μηδενιστεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου.

 

Δίνεται για τις ασκήσεις: kc=9x109Nm2/C2.

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Ασκήσεις Έντασης Ηλεκτρικού Πεδίου

19 10 2020

Ηλεκτρικό πεδίο

Αναρτήθηκε από Παναγιώτης Κουτεντάκης στο Φυσική Β' Λυκείου (Γενικής Παιδείας)

Ηλεκτρικό πεδίο

Ηλεκτρικό πεδίο, ονομάζουμε την περιοχή του χώρου που όταν βρεθεί ένα (δοκιμαστικό) ηλεκτρικό φορτίο θα δεχθεί ηλεκτροστατική δύναμη.

 

Ένταση ηλεκτρικού πεδίου  (\vec{E})

Ένταση Ε σε ένα σημείο ενός ηλεκτρικού πεδίου, ονομάζουμε το φυσικό μέγεθος που προκύπτει από το πηλίκο της δύναμης (F) που ασκείται σε ένα δοκιμαστικό φορτίο (q) που βρίσκεται σε αυτό το σημείο, προς το φορτίο αυτό.

Δηλαδή:

Μέτρο:  

    \[\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}\]
Διεύθυνση: Η διεύθυνση της δύναμης που θα δεχόταν ένα φορτίο.
Φορά: Ίδια με τη φορά της δύναμης που θα δεχόταν ένα θετικό φορτίο.
Μονάδα μέτρησης: 1N/C (Newton ανά Coulomb)

 

 

Ηλεκτροστατικό πεδίο Coulomb

Ηλεκτροστατικό πεδίο Coulomb ονομάζουμε το πεδίο που δημιουργείται από ακίνητο σημειακό φορτίο Q (πηγή).

Το μέτρο της έντασης του ηλεκτροστατικού πεδίου σε κάποιο σημείο Σ, υπολογίζεται από την σχέση:

    \[\boxed{ E = k_c \frac{|Q|}{r^2}}\]

όπου r η απόσταση του σημείου Σ από το φορτίο πηγή Q.

 

Απόδειξη της σχέσης

Γνωρίζουμε ότι η δύναμη που θα δεχτεί ένα σημειακό φορτίο q από ένα άλλο σημειακό φορτίο Q που βρίσκεται σε απόσταση r θα είναι:

    \[F= k_c \cdot \frac{|Q\cdot q|}{r^2}\]

Από τον ορισμός όμως της ένταση και αντικαθιστώντας την δύναμη έχουμε:

    \begin{align*} E &= \frac{F}{q} \\ E &= \frac{ k_c \cdot \frac{|Q\cdot q|}{r^2}}{q}\\ E &= \frac{ k_c \cdot \frac{|Q\cdot \cancel{q}|}{r^2}}{\cancel{q}}\\ E &= k_c \cdot \frac{|Q|}{r^2} \end{align*}

Προσομοίωση Έντασης Ηλεκτρικού Πεδίου  από τον συνάδελφο Ηλία Σιτσανλή!

Δυναμικές Γραμμές

Τις δυναμικές γραμμές τις σχεδιάζουμε έτσι ώστε σε κάθε σημείο τους η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου να είναι εφαπτόμενη.

Ιδιότητες Δυναμικών γραμμών

  • Απομακρύνονται από τα θετικά φορτία και κατευθύνονται προς τα αρνητικά.
  • Η ένταση του πεδίου ειναι μεγαλύτερη στις περιοχές που οι δυναμικές γραμμές είναι πιο πυκνές.
  • Δεν τέμνονται ποτέ έξω από τα φορτία.
  • Κατευθύνονται από μεγάλο δυναμικό σε μικρό δυναμικό.

Προσομοίωση Δυναμικών Γραμμών Ηλεκτρικού Πεδίου  από τον συνάδελφο Ηλία Σιτσανλή!

Παράδειγμα 1

  1. Να υπολογιστεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργεί φορτίο Q=4μC σε σημείο Σ που απέχει απόσταση 3cm από το φορτίο.
  2. Ποια θα είναι η δύναμη που θα ασκηθεί σε ένα φορτίο q=-2μC αν τοποθετηθεί στο σημείο Σ.

Λύση

  1. Αρχικά θα πρέπει να μετατρέψουμε τις ποσότητες που μας δίνονται σε μονάδες S.I.Q = 4μC = 4×10-6C , r = 3cm = 3×10-2m , q = -2μC = -2×10-6CH ένταση του πεδίου στο σημείο Σ θα δίνεται από τη σχέση:

        \[ E = k_c \cdot \frac{|Q|}{r^2} \]

    Αντικαθιστώντας τις τιμές στο τύπο έχουμε:

        \begin{align*}E &= k_c \cdot \frac{|Q|}{r^2} \Rightarrow \\E &= 9 \cdot 10^9 \frac{|4\cdot 10^{-6}|}{(3\cdot 10^{-2})^2} \Rightarrow\\E &= 9 \cdot 10^9 \frac{4\cdot 10^{-6}}{9\cdot 10^{-4}} \Rightarrow\\E &= \frac{\cancel{9} \cdot 4} {\cancel{9}} \cdot \frac{10^9\cdot 10^{-6}}{ 10^{-4}}\Rightarrow\\E &= 4\cdot 10^7 N/C \\\end{align*}

    Το διάνυσμα της έντασης θα έχει κατεύθυνση από το φορτίο προς το σημείο Σ.

     

  2. Για να υπολογίσουμε την δύναμη που θα δεχθεί το φορτίο q μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ορισμό της έντασης (θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε και την σχέση για την δύναμη Coulomb), δηλαδή:

        \[ Ε = \frac{F}{q} \Longrightarrow F = E\cdot q \]

    Αντικαθιστόντας τις τιμές στον τύπο έχουμε:

        \begin{align*} F &= E\cdot q \Rightarrow\\ F &= 4\cdot 10^7 \cdot (-2\cdot 10^{-6}) \Rightarrow\\ F &= -8\cdot 10^1\Rightarrow\\ F &= -80 N \end{align*}

    Το μείνο (-) σημαίνει ότι η δύναμη έχει αντίθετη κατεύθυνση από την ένταση (είναι ελκτική δύναμη).

 

 

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Ηλεκτρικό πεδίο

06 10 2020

Ο νόμος του Coulomb

Αναρτήθηκε από Παναγιώτης Κουτεντάκης στο Φυσική Β' Λυκείου (Γενικής Παιδείας)

Νόμος του Coulomb

Κάθε σημειακό ηλεκτρικό φορτίο ασκεί δύναμη σε κάθε άλλο σημειακό ηλεκτρικό φορτίο. Το μέτρο της δύναμης είναι ανάλογο του γινομένου των δύο φορτίων και αντιστρόφως ανάλογο του τετραγώνου της μεταξύ τους απόστασης.

 

Ηλεκτρική δύναμη ή δύναμη Coulomb

Μέτρο:

    \[F = k_c \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}\]
 

    \[\acute{ο}που \hspace{2mm} k_c \approx 9\cdot 10^9 \frac{N\cdot m^2}{C^2}\]
Διεύθυνση: Η διεύθυνση της ευθείας που ενώνει τα σημειακά φορτία.
Φορά: Είναι ελκτική αν τα φορτία είναι ετερώνυμα και απωστική αν είναι ομώνυμα.
Μονάδα μέτρησης: 1Ν (Newton)

 

Προσομοίωση Ηλεκτρικής Δύναμης  από τον συνάδελφο Ηλία Σιτσανλή!

Παράδειγμα 1

 

Παράδειγμα 2

 

 

Comments Δεν επιτρέπεται σχολιασμός στο Ο νόμος του Coulomb

« Παλιότερα άρθρα
Αλλαγή μεγέθους γραμματοσειράς
Αντίθεση
Accessibility by WAH
Μετάβαση σε γραμμή εργαλείων