ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΕΛΛΗΣ | 5:12 μ.μ. | | | Best Blogger Tips

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΟ

|
ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΟ
ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΔΥΝΑΜΗ ΚΑΙ ΦΟΡΤΙΟ
ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ COULOMB

ΑΣΚΗΣΗ 1

Δυο μικρά σώματα,έχουν φορτία q1=+2 C και q2=-2 C.Τα σώματα απέχουν 2 m.
Να υπολογισθεί το μέτρο της ελκτικής δύναμης που ασκεί το ένα φορτίο στο άλλο.

ΛΥΣΗ

Το μέτρο της δύναμης είναι:

FC=|q1·q2|/r2=9·10N·m2/C· 2 C·2 C/(2 m)2=9·10N

Άρα το μέτρο της ελκτικής δύναμης που ασκεί το ένα φορτίο στο άλλο είναι FC=9·10N.

ΑΣΚΗΣΗ 2

Να υπολογισθεί η δύναμη Coulomb που ασκείται μεταξύ πρωτονίου - ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου και να συγκριθεί με τη δύναμη παγκόσμιας έλξης που ασκείται μεταξύ τους.
Δίδονται:  

φορτίο πρωτονίου qp=+1,6·10-19C,
μάζα πρωτονίου mp=1,7·10-27 kg,
φορτίο ηλεκτρονίου qe=-1,6·10-19 C,
μάζα ηλεκτρονίου me=9,1·10-31 kg,
ηλεκτρική σταθερά k=9·10N·m2/C2,
σταθερά παγκόσμιας έλξης G=6,7·10-11 N·m2/kg2 και
ακτίνα τροχιάς του ηλεκτρονίου r=5,3·10-11 m.

ΛΥΣΗ

Η δύναμη Coulomb μεταξύ πρωτονίου-ηλεκτρονίου είναι:

FC=|qp·qe|/r2=9·10N·m2/C· (1,6·10-19 C)·(1,6·10-19 C)/(5,3·10-11 m)2=8,2·10-8 N

Άρα η δύναμη Coulomb που ασκείται μεταξύ πρωτονίου - ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου είναι FC=8,2·10-8 N.
Η δύναμη παγκόσμιας έλξης μεταξύ των μαζών πρωτονίου-ηλεκτρονίου είναι:

FN=G·mp·me/r2=G=6,7·10-11 N·m2/kg2·1,7·10-27 kg·9,1·10-31 kg/(5,3·10-11m)2=3,7·10-47 N

Άρα:

FC/FN=2,2·10+39

Άρα η δύναμη Coulomb είναι περίπου 1039 φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη παγκόσμιας έλξης,γι' αυτό επικρατεί και οικοδομεί τον μικρόκοσμο.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

ΑΣΚΗΣΗ 1

Ποια είναι η δύναμη που ασκείται σε ένα ηλεκτρόνιο το οποίο βρίσκεται σε σημείο «Σ» ηλεκτρικού πεδίου,στο οποίο η ένταση έχει μέτρο Ε=4·10Ν/C;

Δίνεται:φορτίο ηλεκτρονίου qe=-1,6·10-19 C.

ΛΥΣΗ

E=F/|qe|                                 ⇒                                 

F=|qe|·E                                 ⇒ 

F=1,6·10-19 C·4·10Ν/C           ⇒

F=6,4·10-13 N

Άρα η δύναμη που ασκείται σε ένα ηλεκτρόνιο το οποίο βρίσκεται σε σημείο «Σ» ηλεκτρικού πεδίου είναι F=6,4·10-13 N.
Η κατεύθυνση δύναμης φαίνεται στην εικόνα.

ΑΣΚΗΣΗ 2

Ένα θετικό φορτίο q1=+4·10-9 C βρίσκεται στη θέση x=0 ημιάξονα ΟΧ.Στη θέση x1=4 m βρίσκεται ηλεκτρικό φορτίο q2=+16·10-9 C.
Να βρεθεί η ένταση του πεδίου που δημιουργείται από τα δύο φορτία στο σημείο (Σ) που βρίσκεται στη θέση x=6 m.
k=9·10N·m2/C2

ΛΥΣΗ

Στη θέση (Σ) οι εντάσεις E1 και E2 που οφείλονται στα φορτία q1 και qαντίστοιχα,είναι ομόρροπες και έχουν θετική φορά.
Επομένως το μέτρο της έντασης είναι:

Ε(Σ)1+Ε2             (1)

Ε1=k·|q1|/r12=9·10N·m2/C· 4·10-9/(6 m)2=1 N/C

Ε2=k·|q2|/r22=9·10N·m2/C· 16·10-9/(2 m)2=36 N/C

Από τη σχέση (1) έχουμε:

Ε(Σ)=1 N/C+36 N/C=37 N/C

Άρα το μέτρο της έντασης του πεδίου που δημιουργείται από τα δύο φορτία είναι Ε(Σ)=37 N/C και την θετική κατεύθυνση.

ΑΛΥΤΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΑΣΚΗΣΗ 1

Μια φορτισμένη σφαίρα έχει φορτίο +3,2 C και απωθεί μια επίσης φορτισμένη σφαίρα με δύναμη μέτρου 6,4 Ν.
Πόσα ηλεκτρόνια πρέπει να μεταφέρουμε από τη πρώτη σφαίρα ώστε η δύναμη να γίνει 3,2 Ν;

ΑΣΚΗΣΗ 2

Κατά την ηλέκτριση γυάλινης ράβδου με τριβή σε μεταξωτό ύφασμα,η ράβδος αποκτά φορτίο Q1=16 nC.
Να βρεθεί το φορτίο που αποκτά το ύφασμα καθώς και ο αριθμός των ηλεκτρονίων που μετακινήθηκαν μεταξύ των δύο σωμάτων.
Δίνεται το στοιχειώδες ηλεκτρικό φορτίο: e=1,6×10−19 C.

ΑΣΚΗΣΗ 3

Ένα σύστημα φορτίων αποτελείται από τα ηλεκτρικά φορτία:  
q1=+3 nC,q2=-1 nC,q3=-4 nC και q4=+2,5 nC.
Να υπολογίσετε το ολικό φορτίο του συστήματος.

ΑΣΚΗΣΗ 4

Μια γυάλινη ράβδος τρίβεται με μεταξωτό ύφασμα και αποκτά ηλεκτρικό φορτίο q=+3,2nC.      
α) η ράβδος προσέλαβε ηλεκτρόνια ή απέβαλλε;
β) πόσο ηλεκτρικό φορτίο απέκτησε το μεταξωτό ύφασμα;
γ) πόσα ηλεκτρόνια προσέλαβε ή απέβαλλε;
Δίνεται το φορτίο του ηλεκτρονίου e=1,6×10−19 C  και 1 nC=10−19 C.

ΑΣΚΗΣΗ 5

Δύο σημειακά φορτία q1=+2 μC και q2=-10 μC βρίσκονται στον αέρα σε απόσταση r=30 cm.
α) Να σχεδιάσετε τη δύναμη Κουλόμπ που δέχεται το ένα φορτίο από το άλλο. 
β) Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης Κουλόμπ.  
γ) Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης Κουλόμπ,αν υποτριπλασιαστεί η απόσταση των σημειακών φορτίων.

ΑΣΚΗΣΗ 6

Δύο σημειακά φορτία q1=-4 μC και q2=-12 μC βρίσκονται στον αέρα σε απόσταση r=4 cm. 
α) Να βρείτε την περίσσεια των ηλεκτρονίων που έχει κάθε φορτίο, 
β) Να υπολογίσετε το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης που δέχεται το ένα φορτίο από το άλλο. 
γ) Να υπολογίσετε το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης,αν τριπλασιαστούν και τα δύο φορτία και ταυτόχρονα τριπλασιαστεί η απόσταση μεταξύ τους.

ΑΣΚΗΣΗ 7

Δύο σημειακά φορτία  q1=-4 mC και  q2=+12 mC βρίσκονται στον αέρα σε απόσταση r=1 m. 
α) Να βρείτε το συνολικό πλεόνασμα ή έλλειμμα των  ηλεκτρονίων που έχουν τα δύο σημειακά φορτία,  
β) Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης Κουλόμπ,που ασκείται μεταξύ των δύο φορτίων, 
γ) Να υπολογίσετε το μέτρο της δύναμης Κουλόμπ,αν διπλασιαστεί η απόσταση και ταυτόχρονα τριπλασιαστεί το φορτίο q1.

ΑΣΚΗΣΗ 8

Δύο μικρές,φορτισμένες σφαίρες βρίσκονται στον αέρα και έχουν ίσα φορτία  q1=q2=+20 μC.Η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται από τη μία σφαίρα στην άλλη έχει μέτρο F=9×10N. 
α) Να βρείτε την απόσταση των κέντρων των δύο σφαιρών.  
β) Εάν η κάθε σφαίρα έχει έλλειμμα 109 ηλεκτρονίων και η απόσταση των κέντρων των  σφαιρών παραμένει η ίδια,να βρείτε το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης που ασκεί η μία στην άλλη.

ΑΣΚΗΣΗ 9

Δύο μικρές,φορτισμένες σφαίρες βρίσκονται στον αέρα και έχουν φορτία q1=+10 μC και q2 αντίστοιχα.Το συνολικό έλλειμμα των ηλεκτρονίων των σφαιρών είναι ίσο με 75.1012 ηλεκτρόνια.Η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί η μία σφαίρα στην άλλη έχει μέτρο F=4,5 Ν.
Να υπολογίσετε: 
α) το φορτίο q2
β) την απόσταση των κέντρων των δύο σφαιρών.

ΑΣΚΗΣΗ 10

Τρίβουμε με μεταξωτό ύφασμα μια γυάλινη ράβδο και αποκτά ηλεκτρικό φορτίο q=+3 nC.Στη συνέχεια φέρνουμε σε επαφή τη γυάλινη ράβδο σε μία ουδέτερη μεταλλική σφαίρα.     
α) Να περιγράψεις τι θα συμβεί.
β) Μετά την επαφή με τη μεταλλική σφαίρα,η ράβδος έχει φορτίο +2 nC. Να υπολογίσεις το ηλεκτρικό φορτίο που απέκτησε η σφαίρα.

ΑΣΚΗΣΗ 11

Δύο σημειακά φορτία Α και Β έχουν ηλεκτρικό φορτίο q1=+8×10-6C και q2=+2×10-6C αντίστοιχα και απέχουν μεταξύ τους απόσταση r=4×10-2m.Να υπολογίσετε την ηλεκτρική δύναμη με την οποία αλληλεπιδρούν. 

Δίνεται k=109 Nm2 /C2

ΑΣΚΗΣΗ 12

Δύο μικρές,θετικά φορτισμένες σφαίρες με ίσα φορτία βρίσκονται στον αέρα σε απόσταση r=20 cm και απωθούνται με ηλεκτρική δύναμη μέτρου F=0,9 Ν. 
α) Να σχεδιάσετε την ηλεκτρική δύναμη που δέχεται το ένα φορτίο από το άλλο και να υπολογίσετε τα φορτία των δύο σφαιρών. 
β) Να βρείτε σε πόση απόσταση πρέπει να τοποθετηθούν τα δύο φορτία, ώστε η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται μεταξύ τους να έχει μέτρο F'=3,6 Ν.

ΑΣΚΗΣΗ 13

Μία μικρή, φορτισμένη σφαίρα με φορτίο q1=+25 nC βρίσκεται στον αέρα σε απόσταση r=50 cm από δεύτερη μικρή φορτισμένη σφαίρα με φορτίο q2.Η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί η μία σφαίρα στην άλλη είναι απωστική και έχει μέτρο F=18·10-7 Ν.
Να βρείτε το είδος και την ποσότητα του φορτίου q2.

ΑΣΚΗΣΗ 14

Δύο θετικά σημειακά φορτία  q1 και  q2,με  q1=2q2,βρίσκονται στον αέρα σε απόσταση r=2  cm.Η δύναμη Κουλόμπ μεταξύ των δύο φορτίων έχει μέτρο F=45 Ν. 
α) Να σχεδιάσετε την ηλεκτρική δύναμη που δέχεται το ένα φορτίο από το άλλο. 
β) Να υπολογίσετε τα φορτία q1 και q2.

ΑΣΚΗΣΗ 15

Ένα σύστημα δύο μικρών φορτισμένων σφαιρών είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.Φέρνουμε τις δύο σφαίρες στον αέρα σε απόσταση  r=0,3 m.Η ηλεκτρική δύναμη που ασκεί η μία σφαίρα στην άλλη έχει μέτρο F=10 Ν.Να βρείτε:
α) το φορτίο της κάθε σφαίρας,
β) το έλλειμμα ή το πλεόνασμα των ηλεκτρονίων της κάθε σφαίρας.

ΑΣΚΗΣΗ 16

Δύο σώματα με όμοιο φορτίο βρίσκονται σε απόσταση r=2 m μεταξύ τους.Αν η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται μεταξύ τους είναι F=9 10-3 N,να υπολογίσετε το φορτίο των δύο σωμάτων. 
Δίνεται k= 109 Nm2/C2

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ

Ο ΝΟΜΟΣ  ΤΟΥ ΚΟΥΛΟΜΠ ΚΑΙ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

ΑΣΚΗΣΗ 1

Δύο μεταλλικές σφαίρες Α και Β είναι φορτισμένες με φορτία -1 μC και +4μC αντίστοιχα.Τα κέντρα τους βρίσκονται σε απόσταση 2 m.Να υπολογίσεις και να σχεδιάσεις(σε κοινό σχήμα) τη δύναμη που ασκεί η μία σφαίρα στην άλλη.Μπορείς να συνδέσεις αυτό που σχεδίασες με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα που διδάχτηκες στην προηγούμενη τάξη;

ΑΣΚΗΣΗ 2

Τα κέντρα δύο μικρών φορτισμένων σφαιρών απέχουν 24 cm.Οι σφαίρες έλκονται με δύναμη της οποίας το μέτρο είναι 0,036 Ν.Σε πόση απόσταση πρέπει να τοποθετηθούν οι σφαίρες ώστε η δύναμη με την οποία έλκονται να γίνει 0,004 Ν;

ΑΣΚΗΣΗ 3

Μικρή χάλκινη σφαίρα έχει φορτίο +3,2 μC.Η χάλκινη σφαίρα απωθεί μια επίσης φορτισμένη σιδερένια σφαίρα με δύναμη μέτρου 6,4 Ν.Πόσα ηλεκτρόνια πρέπει να μεταφερθούν από τη χάλκινη σφαίρα ώστε η δύναμη να γίνει 3,2 Ν;




Παρακαλώ αναρτήστε:

author

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ τμήμα ΦΥΣΙΚΗΣ τομέαs ΑΣΤΡΟΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ μέλοs τηs ΕΝΩΣΗΣ ΕΛΛΗΝΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Αποκτήστε δωρεάν ενημερώσεις!!!

ΠΑΡΑΔΙΔΟΝΤΑΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ,ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑΣ ΓΙΑ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΤΑΞΕΙΣ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΑΙ ΛΥΚΕΙΟΥ------------ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΣΠΟΥΔΑΣΤΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Α.Ε.Ι , Τ.Ε.Ι. ΚΑΙ Ε.Μ.Π.------------ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ------------ Τηλέφωνο κινητό : 6974662001 ------------ Τηλέφωνο οικίας :210 7560725 ------------ Email : sterpellis@gmail.com Εθνική Τράπεζα της Ελλάδος: Αριθμός λογαριασμού 117/946964-81

ΠΑΡΑΔΙΔΟΝΤΑΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ,ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑΣ ΓΙΑ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΤΑΞΕΙΣ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΑΙ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΣΠΟΥΔΑΣΤΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Α.Ε.Ι , Τ.Ε.Ι. ΚΑΙ Ε.Μ.Π. ------------------------------------ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Τηλέφωνο κινητό : 6974662001 Τηλέφωνο οικίας :210 7560725 Email : sterpellis@gmail.com Εθνική Τράπεζα της Ελλάδος: Αριθμός λογαριασμού 117/946964-81