Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 15459

nine cells

Μια καλλιτεχνική δημιουργία που θυμίζει pop art αλλά με την βασική εικόνα να προέρχεται από την απεικόνιση μιας επιφάνειας σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο .

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση που συνδυάζει την δύναμη Coulomb , την ένταση , το δυναμικό και το έργο της δύναμης Coulomb

Δείτε αυτό το επαναληπτικό θέμα

Δείτε και αυτό

Δείτε και αυτό είναι η νέα μας προσπάθεια (με ανανεωμένο εβδομαδιαίο πρόγραμμα)

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Δ γενικής φυσικής.

ΘΕΜΑ Δ

Σε ένα σημείο Α, που απέχει απόσταση r από ακίνητο θετικό σημειακό φορτίο Q, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργεί το φορτίο Q έχει τιμή EA = 36∙105 Ν / C.

Δ1. Να σχεδιάσετε τις δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου του φορτίου Q και να υπολογίσετε τη δύναμη που θα δεχτεί σημειακό φορτίο q = 10-6 C, αν το τοποθετήσουμε στο σημείο Α.

Δ2. Να υπολογίσετε τη τιμή του φορτίου Q το οποίο δημιουργεί το πεδίο, αν γνωρίζετε ότι το δυναμικό στο σημείο Α είναι VA= 36∙104 V .

Δ3. Το φορτίο q μετακινείται από τη θέση Α στη θέση Β, η οποία απέχει κατά r = 2∙r από το Q. Να υπολογίσετε τη τιμή της δύναμης που δέχεται το q στη νέα θέση Β από το ηλεκτρικό πεδίο.

Δ4. Να υπολογίσετε το έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου κατά τη μεταφορά του q από το Α στο Β.

Δίνεται η τιμή της σταθεράς kc = 9∙109 N∙m2 / C2.

Λύση

Δ1.

15459 d thema gen_1

Οι δυναμικές γραμμές έχουν την μορφή του σχήματος γιατί το Q είναι θετικό (αφού το δυναμικό είναι θετικό κάτι που όμως δίνεται στο επόμενο ερώτημα) .

H ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Α , ορίζεται :

ΕΑ = F/ |q| ⇒ F= |q|·ΕΑ ⇒ F= 10-6·36∙105 ⇒ F= 36∙10-1 N .

15459 d thema gen_2

Δ2.

H ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Α :

ΕΑ = kc·|Q| / rΑ² .

To δυναμικό στο σημείο Α :

VΑ = kc·Q / rΑ .

Διαιρούμε τις παραπάνω σχέσεις κατά μέλη :

VΑ / ΕΑ = (kc·Q / rΑ) / (kc·|Q| / rΑ²) ⇒ VΑ / ΕΑ = rΑ ⇒ rΑ = 36∙104 / (36∙105) ⇒ rΑ =  10-1 m .

Άρα :

VΑ = kc·Q / rΑ ⇒ Q = VΑ·rΑ / k⇒ Q = 36∙104·10-1 / (9∙109) ⇒ Q = 4∙10-6 C .

To φορτίο Q είναι θετικό , αφού το δυναμικό έχει θετική τιμή .

Δ3.

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στη νέα θέση Β με rΒ = 2·rΑ

ΕΒ = kc·|Q| / rΒ² ⇒ ΕΒ = kc·|Q| / (2·rΑ)² .

Άρα το πηλίκο ΕΒ / ΕΑ :

ΕΒ / ΕΑ = [kc·|Q| / (2·rΑ)²] / [kc·|Q| / rΑ²] ⇒ ΕΒ / ΕΑ = 1 / 4 ⇒ ΕΒ = ΕΑ / 4 ⇒

ΕΒ = 36∙105 / 4 ⇒ ΕΒ = 9∙105 Ν / C .

Η δύναμη Coulomb σε σχέση με την ένταση :

ΕΒ = Fc΄ / |q| ⇒ Fc΄ = |q|·ΕΒ ⇒ Fc΄ = 10-6·9∙105 ⇒ F= 9∙10-1 N .

Δ4.

Το δυναμικό στη θέση Β :

VΒ = kc·Q / rΒ ⇒ VΒ = kc·Q / (2·rΑ) ⇒ VΒ = ½·kc·Q / rΑ ⇒ VΒ = ½·VΑ ⇒ VΒ = ½·36∙10

VΒ = 18∙10Volt .

Tο έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου κατά τη μεταφορά του q από το Α στο Β :

WFc , A → B = q·(VA – VB) ⇒ WFc , A → B = 10-6·(36∙10– 18∙104) ⇒

WFc , A → B = 18∙10-2 J .

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

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Δ γενικής φυσικής.

Advertisements

2 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 15459

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