Statiese elektrisiteit – probleme en oplossings

Statiese elektrisiteit – probleme en oplossings

Elektriese krag

1. Punt A in 'n elektriese veld . Die grootte van die elektriese veld by punt A = 0.5 NC ^-1 . As 'n lading van 0.25-C by punt A geplaas word, wat is dan die elektriese krag wat op die lading uitgeoefen word?

Bekend:

Elektriese veld by punt A = 0.5 NC ^-1

Elektriese lading by punt A = 0.25 C

Gesoek: Elektriese krag

oplossing:

F = q E

F = (0.25 C)(0.5 NC ^-1 )

F = 0.125N

2. Twee ladings, 5 C en 4 C, word deur 'n afstand van 3 meter geskei. As die Coulomb-konstante 9 × 10^ ⁹ Nm ^{^2} C ^–2 is , wat is die grootte van die elektriese krag wat deur twee ladings ervaar word?

Bekend:

Lading 1 (q² ₎ = 5 C

Lading 2 (q² ₎ = 4 C

Afstand tussen lading 1 en lading 2 (r) = 3 meter

Coulomb se konstante (k) = 9 × 10^ ⁹ Nm² C ^{– 2}

Gewenste: Die grootte van die elektriese krag (F)

oplossing:

3. Elektriese lading +q1 ₌ 10 μC; + _q2 = 20 μC; en q3 _word geskei, soos in die figuur hieronder getoon. Die elektriese krag wat op lading q2 = 0 uitgeoefen word _, wat is dan die lading van _q3.

Bekend:

Lading 1 (q² ₎ = 10 μC = 10 x ^10⁻⁶ C

Lading 2 (q² ₎ = 20 μC = 20 x ^10⁻⁶ C

Gesoek: Wat is die lading van q3_?

oplossing:

Daar is twee kragte wat op +q² _inwerk.

Die eerste krag is die afstotende krag tussen lading +q1 _en lading +q2, _dit is F12 _, regswaarts.

Die netto elektriese krag werk in op q² ₌ 0, dan moet q³ negatief wees_.

Die tweede krag is die aantrekkingskrag tussen lading +q² _en -q³, _dit wil sê F²3 _, linkswaarts.

Beide hierdie kragte werk in op q2 _, het dieselfde grootte maar die teenoorgestelde rigting.

Netto krag werk in op +q² ₌ 0.

4. Drie ladings q1 _, q en q2 _is in 'n lyn. As q = 5.0 μC en d = 30 cm, wat is dan die grootte en rigting van die elektriese krag wat op die lading q inwerk?

Bekend:

Lading 1 (q² ₎ = 30 μC = 30 x ^10⁻⁶ C

Lading 2 (q² ₎ = 60 μC = 60 x ^10⁻⁶ C

Lading 3 (q) = 5 μC = 5 x ^10-6 C

Afstand tussen q1 _en q = d

Afstand tussen q² _en q = 2d

d = 30 cm = 0.3 meter

d² = (0.3) ^{² =} 0.09

Coulomb se konstante (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm²C - ²

Gewenste: Die grootte en die rigting van die elektriese krag werk op die elektriese lading in.

oplossing:

Daar is twee kragte wat op q inwerk, naamlik F1 _regswaarts (q en q1 _is positief, dus F1 _weg van q en _q1 ) en F2 _links (q en q2 _is positief, dus F2 _weg van q en q2 _{) . Eers het ons F1} en _F2 bereken.

Die netto krag is 7.5 Newton. Die rigting van die netto krag = die rigting van F₁, regswaartse punt om q te laai₂.

Elektriese veld

5. 'n Puntlading q is by punt P in die elektriese veld wat deur die lading (+) geproduseer word , sodat dit 'n krag van 0.05 N in die rigting van die lading ervaar. As die grootte van die elektriese veld by punt P 2 x 10⁻² NC⁻¹ is ^, wat is dan die grootte en tipe lading wat die elektriese veld veroorsaak^?

Bekend:

Elektriese krag (F) = 0.05 N

^Elektriese veld (E) = 2 x 10⁻² ^NC⁻¹ = 0.02 ^NC⁻¹

Gesoek: Die grootte en tipe elektriese lading

oplossing:

Die elektriese lading word bereken met behulp van 'n formule wat die verband tussen elektriese krag (F), die elektriese veld (E) en elektriese lading (q) uitdruk:

F = q E

q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC ^–1 = 2.5 Coulomb

Die lading q ervaar 'n elektriese krag in die rigting van lading (+) wat 'n elektriese veld produseer, dus is die lading q negatief.

6. Ladings A en B word geskei deur 'n afstand van 4 meter. Punt C is tussen beide ladings, 1 meter vanaf punt A. As Q _A = –300 μC, Q _B = 600 μC. 1/4 π ε ₀ = 9 × 10 ⁹ N m ² C– 2, wat is dan die grootte van die elektriese veld by punt C wat deur beide ladings geproduseer word.

Bekend:

Afstand tussen ladings A en B (r _AB ) = 4 meter

Afstand tussen punt C en lading A (r _AC ) = 1 meter

Afstand tussen punt C en lading B (rBC ₎ = 3 meter

Lading A (qA ₎ = –300 μC = -300 x ^10⁻⁶ C = -3 x ^10⁻⁶ Coulomb

Lading B (qB ₎ = 600 μC = 600 x ^10⁻⁶ C = 6 x ^10⁻⁶ Coulomb

Konstante (k) = 9 × ^10⁶⁶ N ^m² C ^–2

Gewenste: Elektriese veld by punt C

oplossing:

Elektriese veld wat deur lading A by punt C geproduseer word:

Lading A is negatief, sodat die rigting van die elektriese veld na lading A wys en weg van lading B (na links).

Die elektriese veld wat deur lading B by punt C geproduseer word:

Lading B is positief sodat die rigting van die elektriese veld weg van lading B is en na lading A (na links) wys.

Die resultant van die elektriese veld by punt A:

E = E _A + E _B

E = (27 x 10⁻⁴ ⁾ + (6 x ^10⁻⁴ )

E = 33 x 10⁻⁶ ^N /C

Die rigting van die elektriese veld wys na lading A en weg van lading B (na links).

7. 'n 1-mg stof dryf in die lug. As die lading van die stof 0.5 μC is en die versnelling as gevolg van swaartekrag 10 m/s2 is, bepaal die grootte van die elektriese veld wat die stof ondersteun.

Bekend:

Massa van stof (m) = 1 mg = 1 x ^10-6 kg

Stoflading (q) = 0.5 μC = 0.5 x ^10-6 C

Versnelling as gevolg van swaartekrag (g) = 10 m/ ^s²

Gesoek: Elektriese veld

oplossing:

w = mg

w = gewig van stof, m = massa van stof, g = versnelling as gevolg van swaartekrag

Die swaartekrag werk op stof in:

w = mg = (1 x 10⁻⁶ ^kg )(10 m/s² ⁾ = 10 x ^10⁻⁶ kg m/s² ⁼ 10 x ^10⁻⁶ Newton

Die vergelyking van die elektriese veld:

E = F/q

E = elektriese veld, F = elektriese krag, q = elektriese lading

Vervang F in die vergelyking van die elektriese veld met w in die vergelyking van gewig:

E = F/q = w/q

E = (10 x 10⁻⁶ ^N ) / (0.5 x ^10⁻⁶ C)

E = 10 N / 0,5 C

E = 20 N/C

8. Twee ladings _q1 = 32 μC en q2 ₌ -214 μC word geskei deur 'n afstand van x, soos in die figuur hieronder getoon. Geen elektriese veld by punt P geleë 10 cm vanaf q2 nie _. Vind x.

Bekend:

Lading 1 (Q1 ₎ = 32 μC

Lading 2 (Q² ₎ = -214 μC

Afstand van punt P vanaf q ₁ = x + 10 cm

Die afstand van punt P vanaf q² ₌ 10 cm

Gesoek: x

oplossing:

E1 ₌ elektriese veld geproduseer deur lading Q1 _. Die rigting van die elektriese veld is weg van Q1 _omdat Q1 _positief is. _E2 = elektriese veld geproduseer deur Q2 _. Die rigting van die elektriese veld wys na Q2 _omdat Q2 _negatief is.

Geen netto krag by punt p geleë 10 cm vanaf Q2 _nie

Gebruik die kwadratiese formule:

9. 'n Gelaaide punt q is by punt P in die elektriese veld wat deur die lading (+) geproduseer word , en het dus 'n krag van 0.05 N. As die lading +5 × l0 ^–6 Coulomb is, wat is dan die grootte van die elektriese veld by punt C?

Bekend:

Elektriese krag (F) = 0.05 Newton

Elektriese lading (Q) = +5 × l0 ^–6 Coulomb = 0.000005

Gewenste: Elektriese veld by punt P

oplossing:

E = F / Q

E = 0.05 Newton / 0.000005 Coulomb

E = 5 Newton / 0.0005 Coulomb

E = 10 000 Newton/Coulomb

E = 10⁻⁴ ^N /C

E = 10 ⁴ NC ^-1

1. Wat is statiese elektrisiteit? BeantwoordStatiese elektrisiteit verwys na die opbou van elektriese lading op die oppervlak van voorwerpe. Dit word "staties" genoem omdat die ladings in een area bly eerder as om te beweeg of te vloei soos in stroomelektrisiteit.
2. Hoe word statiese elektrisiteit opgewek? BeantwoordStatiese elektrisiteit word dikwels opgewek deur die proses van tribo-elektriese lading, waar sekere materiale gelaai word wanneer hulle in wrywingskontak met 'n ander materiaal kom. Om 'n ballon teen hare te vryf of oor 'n mat in rubbersoolskoene te loop, kan lei tot die opbou van statiese ladings.
3. Waarom kry jy soms 'n skok as jy aan 'n deurknop raak nadat jy op 'n mat geloop het? BeantwoordOm op 'n mat te loop, veral in droë toestande, kan 'n opbou van statiese ladings op jou liggaam veroorsaak. Wanneer jy 'n deurknop of 'n ander geleier aanraak, kan die ladings vinnig ontlaai, wat 'n statiese skok tot gevolg het.
4. Hoe beïnvloed humiditeit statiese elektrisiteit? BeantwoordHumiditeit is geneig om die opbou van statiese elektrisiteit te verminder. Die watermolekules in die lug kan help om elektriese ladings te versprei. Op droër dae is daar 'n hoër waarskynlikheid om statiese opbou en skokke te ervaar.
5. Waarom is sommige materiale meer geneig om statiese lading te ontwikkel as ander? BeantwoordMateriale verskil in hul vermoë om elektrone te hou of oor te dra. Sommige materiale, soos rubber of sekere plastiek, is geneig om makliker elektrone op te neem of te verloor as ander, wat hulle meer geneig maak tot statiese ladingopbou.
6. Wat is die beginsel agter 'n elektroskoop? Beantwoord'n Elektroskoop is 'n toestel wat gebruik word om die teenwoordigheid van 'n statiese lading op te spoor. Dit bestaan ​​tipies uit 'n metaalstaaf wat aan twee dun blare metaalfoelie gekoppel is. Wanneer 'n gelaaide voorwerp naby die staaf gebring word, beweeg die blare uitmekaar as gevolg van die afstoting van soortgelyke ladings, wat die teenwoordigheid van statiese elektrisiteit aandui.
7. Hoe elimineer aarding statiese ladings? BeantwoordAarding bied 'n pad vir oortollige lading om na die Aarde te beweeg, wat 'n groot reservoir van ladings is. Wanneer 'n staties gelaaide voorwerp geaard word, word die ekstra ladings geneutraliseer, wat die statiese opbou verminder of uitskakel.
8. Waarom sien jy dalk vonke in 'n graansilo of tydens die hervulling van 'n vliegtuig, en waarom is dit gevaarlik? BeantwoordGraan wat beweeg of teen oppervlaktes vryf, kan statiese elektrisiteit opwek, en dieselfde geld vir die vloei van brandstof. As daar 'n opbou van statiese lading is, kan dit as 'n vonk ontlaai. In omgewings met vlambare gasse, stof of vloeistowwe (soos in 'n graansilo of tydens vliegtuighervulling), kan hierdie vonke die vlambare materiaal aan die brand steek, wat tot ontploffings lei.
9. Hoe werk antistatiese spuitmiddels of produkte? BeantwoordAntistatiese spuitmiddels en produkte bevat tipies stowwe wat oppervlaktes effens geleidend maak. Deur dit te doen, voorkom hulle die opbou van statiese ladings of help hulle om enige ladings wat wel opbou, te versprei.

10. Wat is die tribo-elektriese reeks? Antwoord : Die tribo-elektriese reeks is 'n lys wat materiale rangskik op grond van hul neiging om positief of negatief gelaai te word wanneer dit teen 'n ander materiaal gevryf word. Materiale bo-aan die lys is geneig om positief gelaai te word, terwyl dié onderaan geneig is om negatief gelaai te word.