( ) 2. 4πε. Prawo Coulomba

Podobne dokumenty
- substancje zawierające swobodne nośniki ładunku elektrycznego:

20 ELEKTROSTATYKA. PRAWO COULOMBA.

Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny.

Wykład Pojemność elektryczna. 7.1 Pole nieskończonej naładowanej warstwy. σ-ładunek powierzchniowy. S 2 E 2 E 1 y. ds 1.

Elektrostatyka. + (proton) - (elektron)

Pola elektryczne i magnetyczne

GEOMETRIA PŁASZCZYZNY

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Na skutek takiego przemieszcznia ładunku, energia potencjalna układu pole-ładunek zmienia się o:

Magnetyzm. A. Sieradzki IF PWr. Pole magnetyczne ŁADUNEK ELEKTRYCZNY ŁADUNEK MAGNETYCZNY POLE ELEKTRYCZNE POLE MAGNETYCZNE

Guma Guma. Szkło Guma

XIX. PRAWO COULOMBA Prawo Coulomba

Część I Pole elektryczne

ZJAWISKA ELEKTROMAGNETYCZNE

Fizyka elektryczność i magnetyzm

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

cz.2 dr inż. Zbigniew Szklarski

PRĄD ELEKTRYCZNY I SIŁA MAGNETYCZNA

ROZDZIAŁ 2. Elektrotechnika podstawowa 23

Pęd, d zasada zac zasad a zac owan owan a p a p du Zgod Zg n od ie n ie z d r d u r g u im g pr p a r wem e N ew e tona ton :

E4. BADANIE POLA ELEKTRYCZNEGO W POBLIŻU NAŁADOWANYCH PRZEWODNIKÓW

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

9. 1. KOŁO. Odcinki w okręgu i kole

Odp.: F e /F g = 1 2,

dr inż. Zbigniew Szklarski

Elektrostatyka. A. Sieradzki IF PWr. Ogień Świętego Elma

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 10 7.XII Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

POLE MAGNETYCZNE W PRÓŻNI. W roku 1820 Oersted zaobserwował oddziaływanie przewodnika, w którym płynął

Ruch obrotowy. Wykład 6. Wrocław University of Technology

Elektrostatyczna energia potencjalna. Potencjał elektryczny

GRAWITACJA. przyciągają się wzajemnie siłą proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich odległości r.

Prawo powszechnego ciążenia Newtona

ELEKTROSTATYKA. Zakład Elektrotechniki Teoretycznej Politechniki Wrocławskiej, I-7, W-5

ι umieszczono ladunek q < 0, który może sie ι swobodnie poruszać. Czy środek okregu ι jest dla tego ladunku po lożeniem równowagi trwa lej?

23 PRĄD STAŁY. CZĘŚĆ 2

Rozdział 22 Pole elektryczne

Zjawisko indukcji. Magnetyzm materii.

Wykład Półprzewodniki

Atom (cząsteczka niepolarna) w polu elektrycznym

Elektrostatyka. A. tyle samo B. będzie 2 razy mniejsza C. będzie 4 razy większa D. nie da się obliczyć bez znajomości odległości miedzy ładunkami

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

OSERWACJE POLA MAGNETYCZNEGO Pole magnetyczne wytwozone jest np. pzez magnes stały......a zauważyć je można np. obsewując zachowanie się opiłków żelaz

ELEKTROSTATYKA. cos tg60 3

= ± Ne N - liczba całkowita.

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

8. PŁASKIE ZAGADNIENIA TEORII SPRĘŻYSTOŚCI

Zasady dynamiki ruchu obrotowego

Ładunki elektryczne. q = ne. Zasada zachowania ładunku. Ładunek jest cechąciała i nie można go wydzielićz materii. Ładunki jednoimienne odpychają się

Siła tarcia. Tarcie jest zawsze przeciwnie skierowane do kierunku ruchu (do prędkości). R. D. Knight, Physics for scientists and engineers

Podstawy elektrotechniki

Energia kulombowska jądra atomowego

Wykład: praca siły, pojęcie energii potencjalnej. Zasada zachowania energii.

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO

PRZENIKANIE PRZEZ ŚCIANKĘ PŁASKĄ JEDNOWARSTWOWĄ. 3. wnikanie ciepła od ścianki do ośrodka ogrzewanego

Pole grawitacyjne. Definicje. Rodzaje pól. Rodzaje pól... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek.

3b. ELEKTROSTATYKA. r r. 4πε. 3.4 Podstawowe pojęcia. kqq0 E =

XXXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

II.6. Wahadło proste.

11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Strumień Prawo Gaussa Rozkład ładunku Płaszczyzna Płaszczyzny Prawo Gaussa i jego zastosowanie

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

Pole magnetyczne. 5.1 Oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki. przewodniki z prądem Podstawowe zjawiska magnetyczne

10. Ruch płaski ciała sztywnego

r. Wektorem o tym samym kierunku jest wektor 6. Dwie cząstki zostały wysłane z początku układu współrzędnych i po pewnym czasie ich połoŝenia

POLE MAGNETYCZNE ŹRÓDŁA POLA MAGNETYCZNEGO

Fizyka. Wykład 2. Mateusz Suchanek

1. Ciało sztywne, na które nie działa moment siły pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem obrotowym jednostajnym.

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

21 ELEKTROSTATYKA. KONDENSATORY

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

UKŁADY KONDENSATOROWE

magnetyzm ver

Oddziaływania fundamentalne

Podstawy fizyki wykład 8

dr inż. Zbigniew Szklarski

Siły centralne, grawitacja (I)

T E S T Z F I Z Y K I

Zadania do rozdziału 7.

Zachowanie ładunku Jednym z podstawowych praw fizyki jest zasada zachowania ładunku. Zasada ta sformułowana przez Franklina mówi, że

ROZWIĄZUJEMY PROBLEM RÓWNOWAŻNOŚCI MASY BEZWŁADNEJ I MASY GRAWITACYJNEJ.

θ = s r, gdzie s oznacza długość łuku okręgu o promieniu r odpowiadającą kątowi 2. Rys Obrót ciała wokół osi z

Konkurs Matematyczny dla uczniów gimnazjów województwa lubuskiego 19 stycznia 2012 r. zawody II stopnia (rejonowe)

Podstawowe własności elektrostatyczne przewodników: Pole E na zewnątrz przewodnika jest prostopadłe do jego powierzchni

Zastosowanie zasad dynamiki Newtona.

Wykład 10. Reinhard Kulessa 1

Fizyka 10. Janusz Andrzejewski

BRYŁA SZTYWNA. Umowy. Aby uprościć rozważania w tym dziale będziemy przyjmować następujące umowy:

Wykład 5: Dynamika. dr inż. Zbigniew Szklarski

MECHANIKA OGÓLNA (II)

Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna

Źródła pola magnetycznego

Energia potencjalna jest energią zgromadzoną w układzie. Energia potencjalna może być zmieniona w inną formę energii (na przykład energię kinetyczną)

Wybrane zagadnienia z elektryczności

ε = dw dq. (25.1) Rys Obwód o jednym oczku

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ Instytut Fizyki LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI, ELEKTRONIKI I MIERNICTWA

Grzegorz Kornaś. Powtórka z fizyki

Plan wykładu. Rodzaje pól

Elektrostatyczna energia potencjalna U

Transkrypt:

Pawo Coulomba. Cztey identyczne ładunki dodatnie q umieszczono w wiezchołkach kwadatu o boku a. W śodku symetii kwadatu umieszczono ładunek ujemny taki, Ŝe cały układ pozostaje w ównowadze. Znaleźć watość ładunku. + = q 4. Dipol elektyczny składa się dwóch ładunków + i oddalonych od siebie o l. Obliczyć siłę działającą na ładunek q umieszczony w punkcie odległym od + i o i leŝącym na postej postopadłej do osi dipola. ql F =. Całkowity ładunek naładowanego pieścienia o pomieniu R jest ówny. Obliczyć zaleŝność siły działającej na ładunek q umieszczony na osi pieścienia w funkcji odległości od jego śodka. qx F = 4 πε x + R ( ) 4. Między dwiema duŝymi, ównoległymi płytami ukształtowało się jednoodne pole E. W polu tym na sznuku o długości l zawieszono małą, pzewodzącą kulke o masie m. Znaleźć okes wahadła gdy kulka posiada ładunek +q jeśli dolna płyta jest naładowana a) dodatnio, b) ujemnie. l l O.p: a) T = π, b) T = π g qe / m g + qe / m 5. Dwie jednakowe pzewodzące kulki zawieszone są na jedwabnych niciach o długości l. KaŜda z kulek posiada ładunek q i masę m. Obliczyć odległość x w jakiej znajdują się kulki w stanie ównowagi. Pzyjąć Ŝe l>>x (pzy takim załoŝeniu tgα sinα). x = q l πε mg 6. Dwie identyczne pzewodzące kule, mające ładunki o znakach pzeciwnych pzyciągają się siłą.8 N z odległości.5 m. Kule zostają połączone pzewodzącym dutem, któy następnie zostaje usunięty i wtedy kule odpychają się wzajemnie siłą.6 N. Ile wynosiły początkowe ładunki obu kul? ±.* -6 C, ±.* -6 C 7. Dwie jednakowo naładowane cząstki elementane oddalone od siebie.* - m wypowadzono ze stanu ównowagi. Obsewowane pzyspieszanie piewszej cząstki wynosi 7. m/s, a pzyspieszenie dugiej cząstki wynosi 9. m/s. Jeśli masa piewszej cząstki wynosi 6.* -7 kg, to jaka jest masa dugiej cząstki i jaki jest wspólny ładunek obu cząstek? 4.9* -7 kg, 7.* - C

8. Znaleźć watość siły, z jaką pzyciągają się dwa óŝnoimiennie jednoodnie naładowane odcinki o długości l i l, leŝące na jednej postej, jeŝeli ładunek całkowity piewszego wynosi q, ładunek dugiego, a odległość pomiędzy śodkami odcinków wynosi. q F = 4 πε l l ln ( l l ) ( l + l ) 4 4 9. Wyznaczyć potencjał V i watość natęŝenia pola elektycznego E elektycznego punkcie P leŝącym na osi pieścienia, któego powiezchniowa gęstość ładunku σ jest stała. Wewnętzny pomień pieścienia wynosi R, zewnętzny pomień wynosi R, punkt P znajduje się w odległości d od płaszczyzny pieścienia. σ V = ( R + d R + d ) ε, σ d d E = ε R + d R + d. Znaleźć potencjał V o az natęŝenie pola elektycznego E nieskończenie długiego, postoliniowego, ównomienie naładowanego pzewodnika. Liniowa gęstość ładunku wynosi. Pzy ozwiązaniu nie kozystać z twiedzenia Gaussa. V = ln + const, E = πε πε. Jednoodnie naładowane koło o pomieniu R powiezchniowej gęstości ładunku σ> jest umieszczone pionowo. Do najwyŝszego punktu koła pzymocowano na cienkiej nici o długości l>r kulkę, na któej znajduje się ładunek q>. Wyznaczyć masę kulki wiedząc, Ŝe na skutek działających sił kulki znajduje się ona na osi koła. Watość pzyspieszenia ziemskiego wynosi g. σqr m = gl. Elekton o pędkości 5.* 8 cm/s wpada, pouszając się ównolegle do linii sił, w obsza pola elektycznego o natęŝeniu.* N/C tak zoientowanego, Ŝe hamuje ono uch elektonu. a) Jaką dogę pzebędzie elekton w polu zanim się zatzyma? b) Ile czasu upłynie do chwili zatzymania? c) Jaką część piewotnej enegii staciłby elekton pzechodzący pzez pole kończące się nagle po.8 cm? a) 7. cm b).9* -8 s c)%. W obsza pola elektycznego o natęŝeniu E=.* N/C (skieowanym do góy) pomiędzy dwiema ównoległymi, naładowanymi płytami, tuŝ pzy kawędzi dolnej płyty wpada elekton pouszający się z pędkością v=6.* 6 m/s pod kątem θ=45 względem wektoa E. Płyty mają szeokość l=. cm i są odległe od siebie o d=. cm. Czy elekton udezy w któąś z płyt, a jeśli tak to w któym miejscu? Udezy w góną płytę.7 cm od kawędzi. Oaz zadania ze skyptu 7.- 7.9 Pawo Gaussa

4. Ładunek punktowy q znajduje się w jednym z ogów sześcianu o boku a. Jaki stumień pzepływa pzez z kaŝdą ze ścian sześcianu? Dla ścian stykających się z ładunkiem Φ E =, dla pozostałych Φ = q / E 4 ε 5. Wyznaczyć natęŝenie pola elektycznego gęstość dowolnym punkcie oddalonym o od nieskończenie długiej nici naładowanej gęstością liniową gęstością ładunku. E = πε 6. Pzestzenna gęstość ładunku nieskończonego walca gęstość pomieniu R gęstość wynosi ρ. Wyznaczyć natęŝenie pola elektycznego gęstość dowolnym punkcie pzestzeni. R ρ E = dla R ε ρ E = dla R ε 7. Pzestzenna gęstość ładunku nieskończonej wastwy o gubości a wynosi ρ. Wyznaczyć natęŝenie pola w dowolnym punkcie pzestzeni. ρa x a E = dla x ε x ρx a E = dla x ε 8. Cienkościenna ua metalowa ma pomień R. Na powiezchni uy zgomadzony jest ładunek o gęstości liniowej. Obliczyć natęŝenie pola elektycznego w całej pzestzeni. E= dla <R; E = dla >R πε 9. W objętości niepzewodzącej kuli o pomieniu R zawiea zgomadzony jest (ównomienie ozłoŝony) ładunek. Znaleźć watość natęŝenia pola E oaz potencjału V w całej pzestzeni. Poównać wynik z tym któy otzymamy dla takiej samej kuli wykonanej z mateiału pzewodzącego na któej ównieŝ jest zgomadzony ładunek. Dla kuli niepzewodzącej: E = R ; V = dla <R R R E = ; V = dla >R. Dla kuli pzewodzącej: E = ; V = dla <R R E = ; V = dla >R.. Metalowa kula o pomieniu a zawiea ładunek. Kulę otacza metalowa powiezchnia sfeyczna o pomieniu wewnętznym b i pomieniu zewnętznym c. Powłoka zawiea

ładunek. Obliczyć watość natęŝenia pola E w całej pzestzeni. Opisać ozkład ładunku w układzie gdy znajduje się on w ównowadze elektostatycznej. E = dla <a E = dla a<<b πε E = dla b<<c E = dla >c Ładunek zgomadzony jest na powiezchni kuli. Na wewnętznej stonie powiezchni sfeycznej jest zgomadzony ładunek -. Na zewnętznej stonie powiezchni znajduje się ładunek.. Dwie duŝe metalowe płyty umieszczono napzeciw siebie. Na wewnętznych powiezchniach płyt zgomadzone są ładunki o gęstościach powiezchniowych odpowiednio +σ i -σ. Jakie jest natęŝenie pola E w punktach a)na lewo od płyt, b)pomiędzy płytami, c) na pawo od nich. RozwaŜyć te punkty, dla któych odległość od płyt jest duŝo mniejsza od ich ozmiau. a)e=; b) E = σ ε ; c) E=. Mała kula o masie m=mg ma ładunek q=* -8 C. Wisi ona na pzytwiedzonej do duŝej niepzewodzącej płyty jedwabnej nici, któa twozy kąt π/6 z płytą. Oblicz powiezchniową gęstość ładunku płyty. mgε σ = =5.* -6 C/m q. Sfea metalowa o pomieniu R otoczona jest kulistą wastwą dielektyka o względnej pzenikalności elektycznej ε i gubości d oaz dugą sfeą o pomieniu R umieszczoną współśodkowo. Ładunek mniejszej sfey wynosi. Wiedząc, Ŝe spełniony jest waunek R + d R, wyznaczyć watość natęŝenia pola elektycznego oaz potencjału w funkcji odległości od śodka kuli. E = ; ( εr + d ) R ( R + d ) V = dla < R ε E = ε ; ( ε ) V = + ε ε R + d E = ; V = dla > R + d Oaz zadania ze skyptu 7.-7.5 ( ) dla R < R + d <

Potencjał 4. Dwie duŝe ównoległe, pzewodzące płyty znajdują się w odległości d=cm i mają jednakowe lecz o pzeciwnych znakach ładunki na napzeciwległych powiezchniach. Na elekton umieszczony w połowie dogi między dwiema płytami działa siła F=.6* -5 N. Jaka jest óŝnica potencjałów między płytami? F V = d =V e 5. Obliczyć pacę potzebna do umieszczenia dwóch ładunków +q i dwóch ładunków q w wiezchołkach kwadatu o boku a, w taki sposób, Ŝe ładunki o tych samych znakach znajdują się w wiezchołkach pzeciwnych. =.q ε a W 6. Jaką óŝnicę potencjałów musi pzebyć elekton, aby (zgodnie z mechaniką Newtona) uzyskał pędkość ówną pędkości światła. UŜywając elatywistycznego wyaŝenia na enegię kinetyczną wyazić zeczywistą pędkość elektonu osiągnięta po pzebyciu obliczonej óŝnicy potencjałów. mec V = =.6* 5 V;.75c e 7. Dwa elektony znajdują się w odległości d=.m od siebie. Tzeci elekton zostaje wystzelony z nieskończoności i zatzymuje się w połowie dogi między dwoma pozostałymi elektonami. Obliczyć jego pędkość początkową. v = e =. m/s πε m d e 8. Obliczyć a) potencjał elektyczny wytwozony pzez jądo wodou w śedniej odległości kąŝącego elektonu (=5.* - m), b) elektyczną enegię potencjalną atomu, gdy elekton znajduje się w tej odległości, c) kinetyczną enegię elektonu, zakładając, Ŝe pousza się on po obicie kołowej o pomieniu i śodku w jądze, c) ile potzeba enegii Ŝeby zjonizować atom wodou. a)+7 V ; b)-7 V ; c).6 ev ; d).6 ev 9. Dwie metalowe kule o pomieniu.m mają ładunki ówne +.* -8 C i -.* -8 C. Zakładamy, Ŝe ozłoŝone ównomienie. Odległość pomiędzy śodkami kul wynosi.m Obliczyć: a) potencjał w punkcie znajdującym się w połowie dogi między ich śodkami oaz b) potencjał kaŝdej z kul. a) -8 V; b)+9 V, -9 V. Pzestzeń między dwiema współosiowymi kulami o pomieniach R i R jest wypełniona niepzewodzącym mateiałem o jednoodnej gęstości ładunku ρ. Znaleźć potencjał elektyczny V jako funkcję odległości od śodka kul, ozpatując obszay a)<r, b)r <<R, c) >R. ρ a) ( R R ) ε

b) c) ρ ε ρ ε R R R ( ) R. W stonę duŝej metalowej płyty naładowanej z powiezchniową gęstością ładunku σ=-* -6 C/m został wystzelony elekton o enegii E= ev. Z jakiej odległości został on wystzelony jeśli wiadomo, Ŝe dotał dokładnie do powiezchni płyty. Eε x = =.885mm eσ Kondensatoy i enegia pola. Znaleźć pojemność kondensatoa cylindycznego o pomieniach okładek R i R i długości L. πε L C = R ln R. Kondensato o pojemności C=pF naładowano do óŝnicy potencjałów V =5V i odłączono od bateii. Następnie kondensato połączono ównolegle z dugim kondensatoem początkowo nienaładowanym. Jaka jest pojemność dugiego kondensatoa C jeśli miezona óŝnica potencjałów zmalała do V =5V C =4pF 4. RóŜnicę potencjałów V=V pzyłoŝono do połączonych szeegowo kondensatoów o C =. µf, C =8.µF. a) Jaki jest ładunek i óŝnica potencjałów na kaŝdym z kondensatoów? b) Naładowane kondensatoy ozłączono i połączono azem ich dodatnie oaz ujemne okładki azem, nie pzykładając Ŝadnego napięcia zewnętznego. Jaki jest ładunek i óŝnica potencjałów na kaŝdym z kondensatoów? c) Naładowane kondensatoy z punktu (a) ozłączono i połączono ze sobą okładki o pzeciwnych znakach. Jaki jest ładunek i óŝnica potencjałów na kaŝdym z kondensatoów? a) q =q =4.8* -4 C; V =4V, V =6V b) q =.9* -4 C, q =7.7* -4 C; V =V =96V c) q =q =; V =V = 5. Płytka miedziana o gubości b jest umieszczona dokładnie w połowie odległości między okładkami płaskiego kondensatoa, któego okładki mają powiezchnię A i są odległe o d. Jaka jest pojemność a) pzed, b) po umieszczeniu płytki. ε A a) ε ; b) A d d b 6. Okładki duŝego póŝniowego kondensatoa płaskiego, między któymi odległość jest ówna d, połączone są pzewodnikiem. Pomiędzy okładkami znajduje się metalowa płytka o ładunku elektycznym. Znaleźć całkowity ładunek q, jaki pzepłynie pzez pzewód jeŝeli płytkę pzesuniemy o odległość x w kieunku postopadłym do okładek. Opó pzewodnika zaniedbujemy. Czy wynik ulegnie zmianie jeśli pzestzeń pomiędzy okładkami wypełnimy dielektykiem o względnej pzenikalności elektycznej ε.

q = x, nie zaleŝy od watości ε. d 7. Płaski kondensato o okładka o powiezchni A=4cm i odstępie d=mm naładowano do napięcia V=6V. Znaleźć a) pojemność, b)wielkość ładunku na kaŝdej okładce, c)zmagazynowaną enegię, d)pole elektyczne pomiędzy okładkami, e)gęstość enegii pomiędzy okładkami. a) C=.5* - F; b ).* -8 C; c) 6.* -6 J; d) 6.* -6 J; e).6j/m 8. Płaski kondensato powietzny ma pojemność C=pF. a) Jaka jest jego enegia jeśli óŝnica potencjałów wynosi V=5V? b)czy moŝna obliczyć gęstość enegii pomiędzy okładkami? a) C=.* -7 J; b) nie 9. Bioąc pod uwagę początkową pojemność C znaleźć pacę jaką wykonano umieszczając miedzianą płytkę z zadania 5 jeŝeli a) óŝnica potencjałów jest stała, b) ładunek jest stały. a) CV ; b) CV 4 4. a) JeŜeli podwoi się óŝnica potencjałów w cylindycznym kondensatoze, to jak zmieni się zmagazynowana w nim enegia? b) JeŜeli podwoi się pomienie wewnętznej i zewnętznej okładki utzymując stały ładunek, to jak zmieni się zmagazynowana enegia? a) wzośnie cztey azy ; b) nie zmieni się 4. Obliczyć siłę z jaką pzyciągają się okładki kondensatoa płaskiego o okładkach o powiezchni A na któych zgomadzony jest ładunek q, obliczając pacę potzebną na ozsunięcie okładek z x do x+dx. q F = ε A 4. Wyznaczyć pojemność kondensatoa płaskiego, któy wypełniony jest dielektykiem o względnej pzenikalności ε(x), będącej ciągłą funkcją odległości od okładek kondensatoa. Odległość pomiędzy okładkami wynosi d, pole powiezchni okładek jest ówne A. a) = d dx ε x ε S ( ) C Oaz zadania 7.7-7. oaz 7.4-7.8