Elektrostatyka ZSP

 Zadanie 1  Cztery jednakowe ładunki umieszczono w wierzchołkach kwadratu o boku a=0,2m. q=5*10-15C 

 a) wykonaj rysunek pola elektrostatycznego wokół każdego ładunku (uwzględnij oddziaływanie ładunków na siebie)

 b) oblicz potencjał elektryczny w środku kwadratu

 c) wyznacz wektor natężenie pola elektrycznego w środku kwadratu oraz jego wartość

 d) wyznacz siłę, z jaką 3 ładunki oddziaływają na 1 wybrany przez Ciebie ładunek

Zadanie 2 Dwie małe, jednakowe metalowe kulki o masach m naładowano ładunkiem elektrycznym, a następnie zawieszono u sufitu na dwu niciach o równej długości. Obie nici zaczepione są w tym samym punkcie sufitu. Pierwsza kulka posiada ładunek Q, a druga ładunek dwa razy większy. Wiszące kulki oddalone są od siebie na odległość R.

a)  wyznacz kąty zawarte między każdą z nici a sufitem.

b)  narysuj odpowiedni rysunek i przedstaw siły działające na każdą z kulek

c)  oblicz siłę oddziaływania między kulkami

d)  przedstaw schematycznie wektor natężenia pola w środku odległości pomiędzy kulkami

e)  podaj wartość natężenia pola w tym punkcie.

f)  oblicz wartość potencjału elektronu umieszczonego w 1/2 odległości między kulkami.

Zadanie 3 Płaski kondensator, w którym odległość między okładkami wynosi d=5mm, podłączono do źródła napięcia, a po naładowaniu odłączono. Obliczyć, ile razy zmieni się energia naładowanego kondensatora po całkowitym zanurzeniu go w nafcie o względnej przenikalności dielektrycznej εr =3. 

O ile należy rozsunąć okładki kondensatora aby energia ta powróciła do pierwotnej wartości? 

Zadanie 4 Dwie kulki naładowano ładunkami o wartościach Q1 = +4 C oraz Q2 = - 2C  ustawiono w odległości 0,1 m. 

a) przedstaw wektory sił na schemacie

b) oblicz siłę oddziaływania między kulkami

c) przedstaw schematycznie wektor natężenia pola w środku odległości pomiędzy kulkami

d) podaj wartość natężenia pola w tym punkcie.

e) oblicz wartość potencjału elektronu umieszczonego w ¼ odległości od ładunku dodatniego.

Zadanie 5 Wyznacz energię wewnętrzną kondensatora podłączonego do napięcia 50V, na którym znajduje się ładunek 25 mC

Zadanie 6 Kondensator płaski

a) Ile wynosi pojemność kondensatora płaskiego bez dielektryka o powierzchni okładek 0,01 m2 odległych od siebie o 0,04 m?

b) Podobny kondensator wypełniono dielektrykiem o współczynniku przenikalności elektrycznej równym 200. Jaką pojemność ma ten drugi kondensator:

c) Kondensatory (bez dielektryka i z dielektrykiem) połączono ze sobą równolegle. Ile wynosi pojemność zastępcza tego układu kondensatorów?

d) Kondensatory połączono ze sobą szeregowo. Ile wynosi pojemność zastępcza tego układu kondensatorów?

Zadanie 7 Elektron i proton umieszczone w próżni oddziaływają na siebie siłą o wartości 2,53*10-27 N. Ile wynosi odległość między tymi cząsteczkami?

Zadanie 8 Potencjał tuż przy powierzchni kropli wody o ładunku 3*10 -10 C wynosi 500 V. Oblicz promień tej kropli wody.

Zadanie 9 Korzystając z rysunku (trzy ładunki w wierzchołkach kwadratu), na którym  Q1 = + 2C, Q2 = - 1C, Q3 = + 2C, odległości a = 2 m oblicz:

a) natężenie pola w punkcie qx i qy (w czwartym wierzchołku, w środku kwadratu)

b) jaki ładunek należałoby umieścić w punkcie qx (w 4-tym wierzchołku), aby natężenie pola w środku kwadratu było równe zero ?

c) narysuj wektory natężeń w każdym wierzchołku kwadratu uwzględniając wyznaczoną wartość ładunku w punkcie b.

d) wyznacz wartości natężeń w poszczególnych wierzchołkach kwadratu.

 

Zadanie 10 Narysuj linie sił pola wokół ładunków (jeden dodatni, drugi ujemny):

a) jak oddziaływają te ładunki na siebie?

b) zaznacz linią przerywaną (lub innym kolorem) powierzchnie ekwipotencjalne w przedstawionym układzie

c) wskaż miejsca, gdzie potencjał dowolnego ładunku będzie równy zeru (przyjmij własne wartości ładunków).

Zadanie 11 Zastąp układ kondensatorów pojemnością zastępczą: (tu rysunek układu kondensatorów - podobnie jak na lekcji)

Zadanie 12 Płytki kondensatora są oddalone od siebie o 5 cm. W tej samej chwili rozpoczynają ruch od płytek dwie cząstki – elektron i proton. W którym miejscu między płytkami miną się te cząsteczki? Pomiń wzajemne oddziaływanie cząstek. Masa protonu jest 1840 razy większa od masy elektronu.. Narysuj kierunki ruchu cząsteczek między okładkami (ich położenie początkowe i końcowe.

Zadanie 14 W kondensatorze elektron porusza się między okładkami. W chwili uderzenia w okładkę ma prędkość 10  6 m/s. Odległość między okładkami wynosi 1 cm. Oblicz:

a) natężenie pola w kondensatorze

b) napięcie elektryczne między płytkami