Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 15520

force field 5

Force field in photoshop.

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 πολύ μικρά ηλεκτρικά φορτισμένα σφαιρίδια, με ηλεκτρικά φορτία Q1 = + 2 μC και Q2 αντίστοιχα, είναι ακίνητα πάνω σε μονωτικό οριζόντιο δάπεδο, στα σημεία Α και Β όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

15520 d thema genikis_1

Τα φορτισμένα σφαιρίδια απέχουν μεταξύ τους r = 90 cm. To δυναμικό του συνολικού ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργούν τα δύο φορτία είναι μηδέν σε σημείο Γ, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του ευθυγράμμου τμήματος ΑΒ. Δίνεται η απόσταση ΑΓ = r1 = 30 cm. (Θεωρούμε τα ηλεκτρικά φορτισμένα σφαιρίδια σαν σημειακά).

Δ1. Να προσδιορίσετε το ηλεκτρικό φορτίο Q2 (τιμή και πρόσημο).

Δ2. Να υπολογίσετε την ένταση ΕΓ, του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Γ.

Στο σημείο Γ τοποθετούμε ένα σημειακό ηλεκτρικό φορτίο q = – 2 μC, ενώ τα Q1, Q2 διατηρούνται ακίνητα.

Δ3. Να υπολογίσετε τη δύναμη  το φορτίο  από το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργούν τα φορτία Q1 και Q2.

Δ4. Να βρείτε το έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου κατά την μετακίνηση του φορτίου q από το σημείο Γ στο μέσο Μ του ευθύγραμμου τμήματος (ΑΒ).

Δίνεται η ηλεκτρική σταθερά kc = 9∙109 N∙m2 / C2.

Λύση

Δ1.

15520 d thema genikis_1

Το δυναμικό στο σημείο Γ είναι σύμφωνα με την εκφώνηση μηδέν:

VΓ = 0 ⇒

VΓ,A + VΓ,B = 0 ⇒

[kc·Q1 / r1] + [kc·Q2 / (r – r1)] = 0 ⇒

[kc·Q2 / (r – r1)] = – [kc·Q1 / r1] ⇒

Q2 = – Q1·[(r – r1) / r1] ⇒

Q2 = – 2∙10-6∙[(90∙10-2 – 30∙10-2) / (30∙10-2)] ⇒

Q2 = – 4∙10-6 C.

Δ2.

15520 d thema genikis_2

To μέτρο της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Γ:

ΕΓ = Ε1 + Ε2 ⇒

ΕΓ = [kc·|Q1| / r1²] + [kc·|Q2| / (r – r1)²] ⇒

ΕΓ = [9∙109·2∙10-6 / (30∙10-2)²] + [9∙109·4∙10-6 / (90∙10-2 – 30∙10-2)²] ⇒

ΕΓ = 3·10N / C.

Η διεύθυνση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου είναι η ευθεία που πάνω της βρίσκονται τα φορτία και η φορά της έντασης είναι προς τα δεξιά.

Δ3.

15520 d thema genikis_3

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο Γ ορίζεται:

ΕΓ = F/ |q| ⇒

F= |q|·ΕΓ 

F= 2·10-6·3·10

F= 60 N.

Η διεύθυνση της δύναμης είναι η ευθεία που πάνω της βρίσκονται τα φορτία και η φορά της δύναμης είναι αντίθετη από την φορά της έντασης στο Γ, γιατί το φορτίο q είναι αρνητικό.

Δ4.

15520 d thema genikis 4

Το μέσο Μ του ευθύγραμμου τμήματος (ΑΒ), άρα (ΜΑ) = (ΜΒ).

Το δυναμικό του μέσου Μ:

V= VM,A + VM,B 

V= kc·Q/ (AM) + kc·Q/ (MB) ⇒

V= [k/ (AM)]·(Q+ Q2) ⇒

V= [9·10/ (45·10-2)]·[(2·10-6) + (- 4·10-6)] ⇒

V= (1 / 5)·1011·(- 2·10-6) ⇒

V= 4·104 Volt.

Tο έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου κατά την μετακίνηση του φορτίου q από το σημείο Γ στο μέσο Μ του ευθύγραμμου τμήματος (ΑΒ):

Wq , Γ  →  Μ = q·(VΓ – VΜ) ⇒

Wq , Γ  →  Μ = (- 2·10-6)·(0 – 4·104) ⇒

Wq , Γ  →  Μ = + 8·10-2 J.

Σχόλιο

Μια άσκηση διδακτική.

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

Advertisements

3 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ΄ θέμα 15520

    • Αν θέλετε μπορείτε να βοηθήσετε και εσείς σε μια προσπάθεια που έγινε,
      3 χρόνια από μια ομάδα ανθρώπων. Προτείνετε τις αλλαγές που θεωρείτε σωστές.
      Οι απαντήσεις έχουν συγκεκριμένη εκπαιδευτική χρήση, δεδομένου ότι κανείς δεν
      έμαθε να λύνει ασκήσεις, βλέποντας την λύση τους.
      Να σχολιάσω ότι η προσπάθεια της τράπεζας θεμάτων από το υπουργείο παιδείας
      είναι μια ακόμα «Ελληνική στρέβλωση».

      Μου αρέσει!

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