Статычная электрычнасць — праблемы і рашэнні

Статычная электрычнасць — праблемы і рашэнні

Электрычная сіла

1. Пункт А ў электрычным полі . Велічыня электрычнага поля ў пункце А = 0.5 НК⁻¹ ^. Калі ў пункце А змясціць зарад сілай 0.25 Кл, то якая электрычная сіла дзейнічае на гэты зарад?

Вядома:

Электрычнае поле ў пункце А = 0.5 НК ^-1

Электрычны зарад у пункце А = 0.25 Кл

Шукаецца: электрычная сіла

Рашэнне:

F = q E

F = (0.25 Кл)(0.5 НК ^-1 )

F = 0.125 Н

2. Два зарады 5 Кл і 4 Кл знаходзяцца на адлегласці 3 метры адзін ад аднаго. Калі пастаянная Кулона роўная 9 × 10^ ^{9 Нм²} Кл⁻² ^, якая велічыня электрычнай сілы, якая дзейнічае на два зарады?

Вядома:

Зарад 1 (q² ₎ = 5 Кл

Зарад 2 (q² ₎ = 4 Кл

Адлегласць паміж зарадам 1 і зарадам 2 (r) = 3 метры

Пастаянная Кулона (k) = 9 ^{× 10⁻⁹} Нм²C – ²

Шукаецца: велічыня электрычнай сілы (Ф)

Рашэнне:

3. Электрычныя зарады +q1 ₌ 10 мкКл; +q2 ₌ 20 мкКл; і q3 _{падзеленыя} , як паказана на малюнку ніжэй. Калі электрычная сіла дзейнічае на зарад q2 ₌ 0, то які зарад _q3?

Вядома:

Зарад 1 (q² ₎ = 10 мкКл = 10 x ^10⁻⁶ Кл

Зарад 2 (q² ₎ = 20 мкКл = 20 x ^10⁻⁶ Кл

Шукаецца: які зарад q3_?

Рашэнне:

_{На + q²} дзейнічаюць дзве сілы.

Першая сіла — гэта сіла адштурхвання паміж зарадам +q1 _і зарадам +q2, _гэта значыць F12 _, накіраваная направа.

_{Калі на q²} = 0 дзейнічае сумарная электрычная сіла, то _q³ павінна быць адмоўным.

Другая сіла — гэта сіла прыцягнення паміж зарадамі +q² _і -q³ _, гэта значыць F²³ _, накіраваная налева.

Абедзве гэтыя сілы, якія дзейнічаюць на q² _, маюць аднолькавую велічыню, але процілеглы кірунак.

Рэзультатыўная сіла дзейнічае на +q² ₌ 0.

4. Тры зарады q1 _, q і q2 _{размешчаны} на адной лініі. Калі q = 5.0 мкКл і d = 30 см, то якая велічыня і кірунак электрычнай сілы, якая дзейнічае на зарад q?

Вядома:

Зарад 1 (q² ₎ = 30 мкКл = 30 x ^10⁻⁶ Кл

Зарад 2 (q² ₎ = 60 мкКл = 60 x ^10⁻⁶ Кл

Зарад 3 (q) = 5 мкКл = 5 x ^10⁻⁶ Кл

Адлегласць паміж q1 _і q = d

Адлегласць паміж q² _і q = 2d

d = 30 см = 0.3 метра

d² = (0.3) ^{² =} 0.09

Пастаянная Кулона (k) = 9 ^{x 10⁻⁹} Н · ^м²C⁻²

Шукаецца: велічыня і кірунак электрычнай сілы, якая дзейнічае на электрычны зарад

Рашэнне:

На q дзейнічаюць дзве сілы: F1, накіраваныя _{направа} (q і q1 _{дадатныя} , таму F1 _{накіраваны} ад q і q1 ₎ , і F2 _, накіраваныя налева (q і q2 _{дадатныя} , таму F2 _{накіраваны} ад q і q2 ₎ . Спачатку вылічваюцца _F1 і _F2.

Рэзультуючая сіла складае 7.5 ньютана. Кірунак рэзультуючай сілы = кірунак F₁, накіраваная направа, каб зарадзіць q₂.

Электрычнае поле

5. Кропкавы зарад q знаходзіцца ў пункце P у электрычным полі, створаным зарадам (+), так што на яго дзейнічае сіла 0.05 Н у напрамку да зарада. Калі велічыня электрычнага поля ў пункце P роўная 2 x 10⁻² ^NC⁻¹ , то якая велічыня і тып зарада, які выклікае ^{электрычнае} поле?

Вядома:

Электрычная сіла (F) = 0.05 Н

Электрычнае поле (Е) = 2 x 10–2 ^НК – ¹ = 0.02 НК ^–1

Шукаецца: велічыня і тып электрычнага зарада

Рашэнне:

Электрычны зарад вылічваецца па формуле, якая выражае сувязь паміж электрычнай сілай (F), электрычным полем (E) і электрычным зарадам (q):

F = q E

q = F / E = 0.05 Н / 0.02 НC ^–1 = 2.5 кулона

На зарад q дзейнічае электрычная сіла ў напрамку (+), якая стварае электрычнае поле, таму зарад q адмоўны.

6. Зарады A і B знаходзяцца на адлегласці 4 метры адзін ад аднаго. Пункт C знаходзіцца паміж абодвума зарадамі, на адлегласці 1 метра ад пункта A. Калі Q _A = –300 мкКл, Q _B = 600 мкКл. 1/4 π ε ₀ = 9 × 10 ⁹ Н м ² C– 2, то якая велічыня электрычнага поля ў пункце C, створанага абодвума зарадамі?

Вядома:

Адлегласць паміж зарадамі A і B (rAB ₎ = 4 метры

Адлегласць паміж пунктам C і зарадам A (r _AC ) = 1 метр

Адлегласць паміж пунктам C і зарадам B (rBC ₎ = 3 метры

Зарад A (q _A ) = –300 мкКл = -300 x 10⁻⁶ ^Кл = -3 x ^10⁻⁴ Кулон

Зарад B (q _B ) = 600 мкКл = 600 x 10⁻⁶ ^C = 6 x ^10⁻⁴ кулонаў

Канстанта (k) = 9 × 10⁻⁹ ^Н · м²C ^{– 2}

Шукаецца: электрычнае поле ў пункце C

Рашэнне:

Электрычнае поле, якое ствараецца зарадам А ў пункце С:

Зарад А адмоўны, таму кірунак электрычнага поля паказвае на зарад А і ад зарада B (налева).

Электрычнае поле, якое ствараецца зарадам B у пункце C:

Зарад B дадатны, таму кірунак электрычнага поля накіраваны ад зарада B і ў бок зарада A (налева).

Рэзультуючая напружанасць электрычнага поля ў пункце А:

E = E _A + E _B

E = (27 × 10⁶ ⁾ + (6 × ^10⁶ )

E = 33 x 10⁶ ^Н /К

Кірунак электрычнага поля паказвае на зарад А і ад зарада B (налева).

7. У паветры лунае пыл масай 1 мг. Калі зарад пылу складае 0.5 мкКл, а паскарэнне сілы цяжару — 10 м/с2, вызначце велічыню электрычнага поля, якое падтрымлівае пыл.

Вядома:

Маса пылу (м) = 1 мг = 1 х ^10⁻⁶ кг

Зарад пылу (q) = 0.5 мкКл = 0.5 x ^10⁻⁶ Кл

Паскарэнне сілы цяжару (g) = 10 м/ ^с²

Шукаецца: электрычнае поле

Рашэнне:

w = мг

w = вага пылу, m = маса пылу, g = паскарэнне сілы цяжару

Сіла цяжару дзейнічае на пыл:

w = mg = (1 x ^10⁻⁶ кг)(10 м/с² ⁾ = 10 x ^10⁻⁶ кг м/с² ⁼ 10 x ^10⁻⁶ ньютана

Раўнанне электрычнага поля:

E = F/q

E = электрычнае поле, F = электрычная сіла, q = электрычны зарад

Падстаўляем F у раўнанне электрычнага поля на w у раўнанне вагі:

E = F/q = w/q

E = (10 x 10⁻⁶ ^Н ) / (0.5 x ^10⁻⁶ Кл)

E = 10 Н / 0,5°C

E = 20 Н/З

8. Два зарады q1 ₌ 32 мкКл і q2 ₌ -214 мкКл знаходзяцца на адлегласці x адзін ад аднаго, як паказана на малюнку ніжэй. У пункце P, размешчаным на адлегласці 10 см ад q2, электрычнае поле адсутнічае _. Знайдзіце x.

Вядома:

Зарад 1 (Q1 ₎ = 32 мкКл

Зарад 2 (Q2 ₎ = -214 мкКл

Адлегласць пункта P ад q ₁ = x + 10 см

Адлегласць пункта P ад q² ₌ 10 см

Шукаецца: x

Рашэнне:

E1 = электрычнае поле _, створанае зарадам Q1 _. Кірунак электрычнага поля накіраваны ў бок ад Q1 _, таму што Q1 _{дадатны} . _E2 = электрычнае поле, створанае Q2 _. Кірунак электрычнага поля паказвае на Q2 _, таму што Q2 _{адмоўны}.

Няма рэзультуючай сілы ў пункце p, размешчаным на адлегласці 10 см ад Q2_.

Выкарыстоўваем квадратычную формулу:

9. Зараджаная кропка q знаходзіцца ў кропцы P у электрычным полі, створаным зарадам (+), такім чынам, яна мае сілу 0.05 Н. Калі зарад роўны +5 × l0 ^–6 Кулона, то якая велічыня электрычнага поля ў кропцы C?

Вядома:

Электрычная сіла (F) = 0.05 ньютана

Электрычны зарад (Q) = +5 × l0 ^–6 Кулон = 0.000005

Шукаецца: электрычнае поле ў пункце P

Рашэнне:

E = F / Q

E = 0.05 ньютана / 0.000005 кулона

E = 5 ньютана / 0.0005 кулона

E = 10 000 Ньютанаў/Кулонаў

E = 10⁴ ^Н /К

E = ^10⁴ NC ^-1

1. Што такое статычная электрычнасць? АдказСтатычная электрычнасць — гэта назапашванне электрычнага зарада на паверхні прадметаў. Яна называецца «статычнай», таму што зарады застаюцца ў адной вобласці, а не рухаюцца або цякуць, як у выпадку з электрычным токам.
2. Як генеруецца статычная электрычнасць? АдказСтатычная электрычнасць часта ўзнікае ў працэсе трыбаэлектрычнага зараду, калі пэўныя матэрыялы зараджаюцца пры трэнні з іншым матэрыялам. Трэнне паветранага шара аб валасы або хаджэнне па дыване ў абутку на гумовай падэшве можа прывесці да назапашвання статычных зарадаў.
3. Чаму часам атрымліваеш удар токам, калі дакранаешся да дзвярной ручкі пасля хады па дыване? АдказХаджэнне па дыване, асабліва ў сухіх умовах, можа прывесці да назапашвання статычнага зарада на вашым целе. Калі вы дакранаецеся да дзвярной ручкі або іншага правадніка, зарады могуць хутка разрадзіцца, што прывядзе да ўдару статычнай электрычнасці.
4. Як вільготнасць уплывае на статычную электрычнасць? АдказВільготнасць паветра, як правіла, памяншае назапашванне статычнай электрычнасці. Малекулы вады ў паветры могуць дапамагчы рассейваць электрычныя зарады. У больш сухія дні існуе большая верагоднасць назапашвання статычнай электрычнасці і ўдараў токам.
5. Чаму некаторыя матэрыялы больш схільныя да ўтварэння статычнага зарада, чым іншыя? АдказМатэрыялы адрозніваюцца па сваёй здольнасці ўтрымліваць або перадаваць электроны. Некаторыя матэрыялы, такія як гума або некаторыя віды пластмас, маюць тэндэнцыю атрымліваць або губляць электроны лягчэй, чым іншыя, што робіць іх больш схільнымі да назапашвання статычнага зараду.
6. Які прынцып працы электраскопа? АдказЭлектраскоп — гэта прылада, якая выкарыстоўваецца для выяўлення наяўнасці статычнага зарада. Звычайна яна складаецца з металічнага стрыжня, ​​злучанага з двума тонкімі лістамі металічнай фальгі. Калі зараджаны аб'ект падносіцца да стрыжня, ​​лісткі разыходзяцца з-за адштурхвання аднатыпных зарадаў, што сведчыць аб наяўнасці статычнай электрычнасці.
7. Як зазямленне ліквідуе статычныя зарады? АдказЗазямленне забяспечвае шлях для перамяшчэння лішняга зарада да Зямлі, якая з'яўляецца велізарным рэзервуарам зарадаў. Калі статычна зараджаны аб'ект зазямляецца, лішнія зарады нейтралізуюцца, памяншаючы або ліквідуючы назапашванне статычнай электрычнасці.
8. Чаму можна ўбачыць іскры ў зернесховішчы або падчас запраўкі самалёта, і чаму гэта небяспечна? АдказРух або трэнне збожжа аб паверхні можа генераваць статычную электрычнасць, тое ж самае тычыцца і патоку паліва. Калі статычны зарад назапашваецца, ён можа разрадзіцца ў выглядзе іскры. У асяроддзях з лёгкаўзгаральнымі газамі, пылам або вадкасцямі (напрыклад, у зернесховішчы або падчас запраўкі самалёта) гэтыя іскры могуць запаліць лёгкаўзгаральны матэрыял, што прывядзе да выбухаў.
9. Як працуюць антыстатычныя спрэі або прадукты? АдказАнтыстатычныя спрэі і прадукты звычайна ўтрымліваюць рэчывы, якія робяць паверхні слаба праводзячымі. Такім чынам, яны прадухіляюць назапашванне статычных зарадаў або дапамагаюць рассейваць тыя, што назапашваюцца.

10. Што такое трыбаэлектрычны рад? Адказ : Трыбаэлектрычны рад — гэта спіс, які ранжыруе матэрыялы на аснове іх схільнасці зараджацца станоўча або адмоўна пры трэнні аб іншы матэрыял. Матэрыялы, якія знаходзяцца ўверсе спісу, як правіла, зараджаюцца станоўча, а тыя, што знаходзяцца ўнізе, — адмоўна.