Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 15447

dipole force field

Dipole.

Σας παρουσιάζουμε ένα θέμα από την τράπεζα θεμάτων στην ηλεκτροστατική της Φυσικής Γενικής της Β΄ λυκείου.

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

ΘΕΜΑ Δ

Δύο ακίνητα σημειακά ηλεκτρικά φορτία q1 = 20μC και q2 = – 80 μC βρίσκονται στις θέσεις Α και Β αντίστοιχα. Τα φορτία απέχουν μεταξύ τους απόσταση r. Το σύστημα των δύο φορτίων εξαιτίας της μεταξύ τους ηλεκτρικής αλληλεπίδρασης, έχει δυναμική ενέργεια – 24 J.

15447 d thema gen_1

Δ1. Να υπολογίσετε την απόσταση r.

Δ2. Να υπολογίσετε το δυναμικό του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργούν τα δύο φορτία, στο μέσον Μ του τμήματος ΑΒ.

Δ3. Σε περιοχή που υπάρχει το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από τα φορτία q1 και q2, να υπολογίσετε τις θέσεις δύο σημείων Κ και Λ, πάνω στην ευθεία που ενώνει τα δύο φορτία, στις οποίες το δυναμικό είναι μηδέν.

Σε μία από αυτές τις δύο θέσεις (στο σημείο Κ ή Λ) που βρίσκεται πιο μακριά από το q1 τοποθετούμε αρνητικό δοκιμαστικό φορτίο q.

Δ4. Να αιτιολογήσετε αν το φορτίο q θα παραμείνει ακίνητο ή αν θα κινηθεί και προς ποια κατεύθυνση.

Λύση

Δ1.

Η δυναμική ενέργεια του συστήματος των δύο φορτίων q1 και q2:

U = kc·(q1·q2) / r ⇒

r = kc·(q1·q2) / U ⇒

r = 9·109·[20·10-6·(- 80·10-6)] / (- 24) ⇒

r = 6·10-1 m.

Δ2.

15447 d thema gen_2

To δυναμικό του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργούν τα δύο φορτία στο μέσο Μ του τμήματος ΑΒ είναι:

V= VM,A + VM,B 

V= kc·q/ (r / 2) + kc·q/ (r / 2) ⇒

V= (2·kc / r)·(q+ q2) ⇒

V= [2·9·10/ (6·10-1)]·(20·10-6 – 80·10-6) ⇒

V= 18·10Volt.

Δ3.

15447 d thema gen_3

Το δυναμικό στο σημείο Κ (σημείο εκτός του ευθύγραμμου τμήματος ΑΒ) είναι μηδέν:

V= 0 ⇒

VK,A + VK,B = 0 ⇒

(kc·q/ x1) + [kc·q/ (r + x1)] = 0 ⇒

(9·109·20·10-6 / x1) + [9·109·(- 80·10-6) / (0,6 + x1)] = 0 ⇒

18·10/ x= 72·10/ (0,6 + x1) ⇒

(0,6 + x1) / x= 4 ⇒

0,6 + x= 4·x

3·x= 0,6 ⇒

x= 0,2 m.

15447 d thema gen_3

Το δυναμικό στο σημείο Λ (σημείο εντός του ευθύγραμμου τμήματος ΑΒ) είναι μηδέν:

VΛ = 0 ⇒

VΛ,A + VΛ,B = 0 ⇒

(kc·q/ x2) + [kc·q/ (r – x2)] = 0 ⇒

(9·109·20·10-6 / x2) + [9·109·(- 80·10-6) / (0,6 – x2)] = 0 ⇒

18·10/ x= 72·10/ (0,6 – x2) ⇒

(0,6 – x2) / x= 4 ⇒

0,6 – x= 4·x

5·x= 0,6 ⇒

x= 0,12 m.

Δ4.

Το αρνητικό δοκιμαστικό φορτίο q τοποθετείται στο σημείο Κ, ισχύει x> xάρα το σημείο Κ είναι το ζητούμενο σημείο.

15447 d thema gen_4

Η ένταση στο σημείο Κ:

ΕΚ = ΕΚ,Α + ΕΚ,Β 

ΕΚ = Ε– Ε

ΕΚ = [(kc·|q1|) / x1²] – [(kc·|q2|) / (r + x1)²] ⇒

ΕΚ = [(9·109·20·10-6) / (2·10-1)²] – [(9·109·80·10-6) / (6·10-1 + 2·10-1)²] ⇒

ΕΚ = 3,375·106 N / C.

H ΕΚ έχει την φορά της Ε(φορά προς τα αριστερά).

Ορισμός της έντασης ΕΚ:

ΕΚ = F/ q ⇒

F= q·ΕΚ .

Η δύναμη Coulomb F, θα έχει αντίθετη φορά (το φορτίο q < 0) από την φορά της έντασης ΕΚ , φορά προς τα δεξιά.

To φορτίο q θα κινηθεί με την φορά της δύναμης Fπου το επιταχύνει, άρα το φορτίο q θα κινηθεί προς τα δεξιά.

Σχόλιο

Η άσκηση θα μπορούσε 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 15447

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