Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21132

electric field from capacitor

Δείτε τις δυναμικές γραμμές από ένα ομογενές ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργήθηκε για τις εργαστηριακές ανάγκες των φοιτητών του φυσικού τμήματος.

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από την κίνηση φορτισμένου σωματιδίου παράλληλα στις δυναμικές γραμμές του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Αρνητικά φορτισμένες σταγόνες λαδιού εισέρχονται, με μηδενική περίπου ταχύτητα, από την οπή Α που υπάρχει στο θετικό οπλισμό επίπεδου πυκνωτή. Όλο τα σύστημα βρίσκεται σε κενό. Η σταγόνα Σ, με μάζα m = 0,1 g και φορτίο q = 1,5·10-8 C, κινείται ήδη εντός του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή, που έχει ένταση Ε = 60 kV / m. Η απόσταση μεταξύ των οπλισμών του πυκνωτή είναι d = 10 mm.

21132 b kat

Δ1. Να σχεδιάσετε τη φορά των δυναμικών γραμμών του ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή, και να υπολογίσετε την ηλεκτρική δύναμη που δέχεται η σταγόνα Σ.

Δ2. Να σχεδιάσετε τις δυνάμεις που δέχεται η σταγόνα, καθώς και την κατεύθυνση της κίνησής της. Υπολογίστε την επιτάχυνση με την οποία κινείται.

Δ3. Να υπολογίσετε το έργο της ηλεκτρικής δύναμης κατά τη μετακίνηση της σταγόνας λαδιού από τον ένα στον άλλο οπλισμό του πυκνωτή.

Δ4. Να υπολογίσετε τη μεταβολή της κινητικής ενέργεια της σταγόνας κατά την κίνησή της από τον ένα στον άλλο οπλισμό του πυκνωτή.

Δίνεται η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης g = 10 m / s2. Η αντίσταση του αέρα είναι αμελητέα.

Λύση

Δ1.

21132 b kat_1

Το φορτίο είναι αρνητικό, άρα η φορά της δύναμης Coulomb Fc είναι αντίθετη της έντασης Ε, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ο ορισμός της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου :

Ε = Fc / q ⇒ Fc = q·E ⇒ Fc = 1,5·10-8·6·10⇒ Fc = 9·10-4 Ν .

Δ2.

Το βάρος της σταγόνας Σ :

w = m·g ⇒ w = 1·10-4·10 ⇒ w = 10·10-4 N .

2ος Newton :

(έχουμε ήδη υπολογίσει τις δυνάμεις Fc και w, βλέπουμε ότι w > Fc άρα η σταγόνα θα κινηθεί σε κατακόρυφη διεύθυνση με φορά προς τα κάτω)

ΣF = m·α ⇒  w – Fc = m·α ⇒ α = w – Fc / m ⇒ α = (10·10-4 –  9·10-4) / 10-4 ⇒ α = 1 m / s² .

Δ3.

To έργο της δύναμης Coulomb Fc από το Α στο Β :

((AB) = d

WFc, A → B = Fc·d·συν 180° ⇒ WFc, A → B = – Fc·d ⇒ WFc, A → B = – 9·10-4·10-2 ⇒ WFc, A → B = – 9·10-6 joule .

Δ4.

Θεώρημα μεταβολής κινητικής ενέργειας (ή θεώρημα έργου – ενέργειας) :

(άλλη έκφραση της αρχής διατήρησης της ενέργειας που ισχύει παντού)

ΔΚ = WFc, A → B + Ww, A → B ⇒ ΔΚ = WFc, A → B + m·g·d ⇒ ΔΚ = – 9·10-6 + 10·10-4·10-2 ⇒ ΔΚ = 10-6 joule .

Προτείνουμε η άσκηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

4 thoughts on “Νέα τράπεζα θεμάτων φυσικής προσανατολισμού Β λυκείου 21132

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s