Statesch Elektrizitéit - Problemer a Léisungen

Statesch Elektrizitéit - Problemer a Léisungen

Elektresch Kraaft

1. Punkt A an engem elektrescht FeldD'Gréisst vum elektresche Feld am Punkt A = 0.5 NC^-1Wann eng Ladung vun 0.25 C um Punkt A placéiert gëtt, wat ass dann d' elektresch Kraaft op der Charge ausgeübt.

Bekannt:

Elektrescht Feld am Punkt A = 0.5 NC^-1

Elektresch Charge um Punkt A = 0.25 °C

Gewënscht: Elektresch Kraaft

Léisung:

F = q E

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

F = 0.125 N

2. Zwou Ladungen, 5 C an 4 C, sinn 3 Meter vuneneen ewech. Wann d'Coulomb-Konstant 9 × 10 ass⁹ Nm² C^-2, wéi grouss ass d'elektresch Kraaft, déi vun zwou Ladungen erlieft gëtt?

Bekannt:

Ladung 1 (q₁) = 5°C

Ladung 2 (q₂) = 4°C

Distanz tëscht Ladung 1 an Ladung 2 (r) = 3 Meter

Coulomb-Konstant (k) = 9 × 10⁹ Nm² C^-2

Gesicht: D'Gréisst vun der elektrescher Kraaft (F)

Léisung:

3. Elektresch Ladung +q₁ = 10 μC ; +q₂ = 20 μC; an q₃ sinn getrennt, wéi an der Figur hei ënnendrënner gewisen. Déi elektresch Kraaft, déi op d'Ladung q ausgeübt gëtt₂ = 0, wat ass dann d'Ladung vu q₃.

Bekannt:

Ladung 1 (q₁) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Ladung 2 (q₂) = 20 μC = 20 x 10^-6 C

Gesicht: Wat ass d'Ladung vu q₃

Léisung:

Et ginn zwou Kräften, déi op +q wierken₂.

Déi éischt Kraaft ass déi ofstoussend Kraaft tëscht der Ladung + q₁ an d'Ladung +q₂ dat ass F₁₂, no riets.

D'Netto elektresch Kraaft wierkt op q₂ = 0 dann q₃ muss negativ sinn.

Déi zweet Kraaft ass d'Attraktiounskraaft tëscht der Ladung + q₂ an -q₃ dat ass F₂₃, lénks.

Béid Kräfte wierken op q₂, hunn déi selwecht Gréisstenuerdnung, awer déi entgéintgesate Richtung.

Nettokraaft wierkt op +q₂ = 0.

4. Dräi Ladungen q₁, q, an q₂ sinn an enger Linn. Wann q = 5.0 μC an d = 30 cm, wat ass dann d'Gréisst an d'Richtung vun der elektrescher Kraaft, déi op d'Ladung q wierkt?

Bekannt:

Ladung 1 (q₁) = 30 μC = 30 x 10^-6 C

Ladung 2 (q₂) = 60 μC = 60 x 10^-6 C

Ladung 3 (q) = 5 μC = 5 x 10^-6 C

Distanz tëscht q₁ an q = d

Distanz tëscht q₂ an q = 2d

d = 30 cm = 0.3 Meter

d² = (0.3)² = 0.09

Coulomb-Konstant (k) = 9 x 10⁹ N m² C^-2

Gesicht: D'Gréisst an d'Richtung vun der elektrescher Kraaft wierkt op déi elektresch Ladung.

Léisung:

Et ginn zwou Kräften, déi op q wierken, déi F ass₁ no riets (q an q₁ sinn positiv, also F₁ ewech vu q an q₁) an F₂ lénks (q an q₂ sinn positiv, also F₂ ewech vu q an q₂). Éischt berechent F₁ an F₂.

D'Nettokraaft ass 7.5 Newton. D'Richtung vun der Nettokraaft = d'Richtung vun F₁, rietse Punkt fir q opzelueden₂.

Elektrescht Feld

5. E Punkt Vitesse q ass am Punkt P am elektresche Feld produzéiert vun der Ladung (+), sou datt se eng Kraaft vun 0.05 N a Richtung vun der Ladung erlieft. Wann den Gréisst vun der elektrescher Beräich at De Punkt P ass 2 x 10^-2 NC^-1, da wat ass d'Gréisst an d'Aart vun der Ladung, déi verursaacht elektrescht Gebitt.

Bekannt:

Elektresch Kraaft (F) = 0.05 N

Elektrescht Feld (E) = 2 x 10 ^-2 NC ^-1 = 0.02 NC ^-1

Gewënscht: D'Gréisst an d'Aart vun der elektrescher Ladung

Léisung:

Déi elektresch Ladung gëtt mat enger Formel berechent, déi d'Bezéiung tëscht der elektrescher Kraaft (F), dem elektresche Feld (E) an der elektrescher Ladung (q) ausdréckt:

F = q E

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

D'Ladung q erlieft eng elektresch Kraaft an der Richtung vun der Ladung (+), déi en elektrescht Feld produzéiert, sou datt d'Ladung q negativ ass.

6. D'Ladungen A an B sinn ëm eng Distanz vu 4 Meter vuneneen ewech. De Punkt C ass tëscht deenen zwou Ladungen, 1 Meter vum Punkt A ewech. Wann Q_A = –300 μC, Q_B = 600 μC. 1/4 πε₀ = 9 × 10⁹ N m² C– 2, wat ass dann d'Gréisst vum elektresche Feld am Punkt C, dat vun deenen zwou Ladungen produzéiert gëtt?

Bekannt:

Distanz tëscht de Ladungen A a B (r_AB) = 4 Meter

Distanz tëscht Punkt C an der Ladung A (r_AC) = 1 Meter

Distanz tëscht Punkt C an der Ladung B (r_BC) = 3 Meter

Ladung A (q_A) = –300 μC = -300 x 10^-6 C = -3 x 10^-4 Coulomb

Ladung B (q_B) = 600 μC = 600 x 10^-6 C = 6x10^-4 Coulomb

Konstant (k) = 9 × 10⁹ N m² C^-2

Gesicht: Elektrescht Feld am Punkt C

Léisung:

Elektrescht Feld, dat duerch d'Ladung A am Punkt C produzéiert gëtt:

zoustänneg A ass negativ, sou datt d'Richtung vum elektresche Feld op d'Ladung A weist a vun der Ladung B ewech (no lénks).

D'elektrescht Feld, dat vun der Ladung B am Punkt C produzéiert gëtt:

D'Ladung B ass positiv, sou datt d'Richtung vum elektresche Feld vun der Ladung B ewech ass a op d'Ladung A (no lénks) weist.

D'Resultat vum elektresche Feld am Punkt A:

E = E_A + E an_B

E = (27 x 10⁵) + (6 x 10⁵)

E = 33 x 10⁵ N / C

D'Richtung vum elektresche Feld weist op d'Ladung A a vun der Ladung B ewech (no lénks).

7. E Stëbs vun 1 mg schwëmmt an der Loft. Wann d'Ladung vum Stëbs 0.5 μC an d'Schwéierkraaftbeschleunigung 10 m/s² ass, bestëmmt d'Gréisst vum elektresche Feld, dat de Stëbs ënnerstëtzt.

Bekannt:

Mass vum Stëbs (m²) = 1 mg = 1 x 10^-6 kg

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

Schwéierkraaftbeschleunigung (g) = 10 m/s²

Gesicht: Elektrescht Feld

Léisung:

w = mg

w = Gewiicht vum Stëbs, m = Mass vum Stëbs, g = Beschleunigung duerch d'Schwéierkraaft

D'Schwéierkraaft wierkt op de Stëbs:

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

D'Equatioun vum elektresche Feld:

E = F/q

E = elektrescht Feld, F = elektresch Kraaft, q = elektresch Ladung

Ersetzt F an der Equatioun vum elektresche Feld duerch w an der Equatioun vum Gewiicht:

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. Zwee Ladungen q₁ = 32 μC an q₂ = -214 μC sinn duerch en Ofstand vun x getrennt, wéi an der Figur hei ënnendrënner gewisen. Kee elektrescht Feld um Punkt P, deen 10 cm vum q ewech läit.₂Fannt x.

Bekannt:

Charge 1 (Q₁) = 32 μC

Charge 2 (Q₂) = -214 μC

Distanz vum Punkt P vum Punkt q₁ = x + 10 cm

D'Distanz vum Punkt P zum Punkt q₂ = 10 cm (ép

Gewënscht: x

Léisung:

E₁ = elektrescht Feld, dat duerch d'Ladung Q produzéiert gëtt₁D'Richtung vum elektresche Feld ewech vu Q₁ well Q₁ ass positiv. E₂ = elektrescht Feld produzéiert duerch Q₂D'Richtung vum elektresche Feld weist op Q.₂ well Q₂ negativ ass.

Keng Nettokraaft um Punkt p, deen 10 cm vum Q ewech läit₂

Benotzt déi quadratesch Formel:

9. E geluedenen Punkt q ass am Punkt P am elektresche Feld produzéiert duerch d'Ladung (+), also mat enger Kraaft vun 0.05 N. Wann d'Ladung +5 × l0 ass^-6 Coulomb, wat ass dann d'Gréisst vum elektresche Feld am Punkt C.

Bekannt:

Elektresch Kraaft (F) = 0.05 Newton

Elektresch Ladung (Q) = +5 × l0^-6 Coulomb = 0.000005

Gesicht: Elektrescht Feld um Punkt P

Léisung:

E = F / Q

E = 0.05 Newton / 0.000005 Coulomb

E = 5 Newton / 0.0005 Coulomb

E = 10,000 Newton/Coulomb

E = 10 dir⁴ N / C

E = 10 dir⁴ NC^-1

1. Wat ass statesch Elektrizitéit? ÄntwertStatesch Elektrizitéit bezitt sech op d'Opbau vun elektrescher Ladung op der Uewerfläch vun Objeten. Et gëtt "statesch" genannt, well d'Ladungen an engem Beräich bleiwen, anstatt sech ze beweegen oder ze fléissen wéi bei Stroum.
2. Wéi gëtt statesch Elektrizitéit generéiert? ÄntwertStatesch Elektrizitéit gëtt dacks duerch de Prozess vun der triboelektrescher Opluedung generéiert, wou verschidde Materialien gelueden ginn, wa se a Reibungskontakt mat engem anere Material kommen. E Ballon géint d'Hoer ze reiwen oder iwwer en Teppech a Schong mat Gummisohlen ze goen, kann zu der Opbauung vu statescher Ladung féieren.
3. Firwat kritt een heiansdo e Schock, wann een eng Dierknäpp beréiert, nodeems een op engem Teppech getrëppelt ass? ÄntwertOp engem Teppech ze goen, besonnesch bei dréchene Konditiounen, kann eng Opbauung vu statesche Ladungen op Ärem Kierper verursaachen. Wann Dir eng Dierknäpp oder en anere Leeder beréiert, kënnen d'Ladungen sech séier entlueden, wat zu engem statesche Schock féiere kann.
4. Wéi beaflosst d'Fiichtegkeet statesch Elektrizitéit? ÄntwertFiichtegkeet tendéiert dozou, d'Opbau vu statescher Elektrizitéit ze reduzéieren. D'Waassermoleküle an der Loft kënnen hëllefen, elektresch Ladungen ze verdeelen. Un dréchenen Deeg ass d'Wahrscheinlechkeet vu statescher Elektrizitéit a Schocken méi héich.
5. Firwat si verschidde Materialien méi ufälleg fir eng statesch Ladung ze entwéckelen wéi anerer? ÄntwertMaterialien ënnerscheede sech an hirer Fäegkeet, Elektronen ze halen oder ze transferéieren. Verschidde Materialien, wéi Gummi oder bestëmmte Plastik, tendéieren dozou, méi einfach Elektronen opzehuelen oder ze verléieren wéi anerer, wouduerch se méi ufälleg fir statesch Ladung sinn.
6. Wat ass de Prinzip hannert engem Elektroskop? ÄntwertEn Elektroskop ass en Apparat, deen benotzt gëtt fir d'Präsenz vun enger statescher Ladung ze detektéieren. Et besteet typescherweis aus enger Metallstaaf, déi mat zwou dënne Blieder aus Metallfolie verbonnen ass. Wann en geluedenen Objet bei d'Staaf bruecht gëtt, beweege sech d'Blieder auserneen wéinst der Ofstossung vun ähnleche Ladungen, wat op d'Präsenz vu statescher Elektrizitéit hiweist.
7. Wéi eliminéiert d'Äerdung statesch Ladungen? ÄntwertD'Äerdung bitt e Wee fir datt iwwerschësseg Ladung sech op d'Äerd beweege kann, déi e grousse Reservoir vu Ladungen ass. Wann en statesch geluedenen Objet geerdet gëtt, ginn déi iwwerschësseg Ladungen neutraliséiert, wouduerch d'statesch Opbauung reduzéiert oder eliminéiert gëtt.
8. Firwat kéint een Funken an engem Kärensilo oder beim Tanken vun engem Fliger gesinn, a firwat ass dat geféierlech? ÄntwertGetreide, dat sech beweegt oder géint Uewerfläche reift, kann statesch Elektrizitéit generéieren, an datselwecht gëllt fir de Floss vum Brennstoff. Wann et eng Opbau vu statescher Ladung gëtt, kann dës sech als Funken entlueden. An Ëmfeld mat brennbare Gasen, Stëbs oder Flëssegkeeten (wéi an engem Getreidesilo oder beim Tanken vun engem Fliger) kënnen dës Funken dat brennbart Material entzünden, wat zu Explosiounen féiere kann.
9. Wéi funktionéieren antistatesch Sprayen oder Produkter? ÄntwertAntistatik-Sprayen a Produkter enthalen typescherweis Substanzen, déi d'Uewerfläche liicht leetfäeg maachen. Doduerch verhënneren si d'Opbau vu statesche Ladungen oder hëllefen, all Ladungen, déi sech opbauen, ze entlaaschten.

10. Wat ass déi triboelektresch Serie? ÄntwertD'triboelektresch Serie ass eng Lëscht, déi Materialien no hirer Tendenz klasséiert, positiv oder negativ gelueden ze ginn, wa se géint en anert Material geriwwe ginn. Materialien uewen op der Lëscht tendéieren positiv gelueden ze ginn, während déi ënnen negativ gelueden ginn.