τεστ Ηλεκτροστατική

Να σχεδιάσεις βέλη στην εικόνα (α) για να δείξεις την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου στα σημεία Ρ, Σ και Τ. Αν το ηλεκτρικό πεδίο είναι μηδέν σε κάποιο απ' αυτά τα σημεία να το πεις ξεκάθαρα.

β. Υπόθεσε ότι ένα τρίτο σημειακό φορτίο -2q τοποθετείται όπως δείχνεται στην εικόνα (β) Το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίο στο Ρ θα αυξηθεί, ελαττωθεί ή θα παραμείνει το ίδιο; Εξήγησε Πριν ήταν μηδέν, τώρα είναι διάφορο του μηδενός Το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίο στο Σ θα αυξηθεί, ελαττωθεί ή θα παραμείνει το ίδιο; Εξήγησε Το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίο στο Σ θα παραμείνει το ίδιο, διότι το -2q προκαλεί διπλάσια ένταση από το +q (από κάτω), άρα τα δύο πεδία θα κάνουν ένα πεδίο με ένταση αντίθετη από την αρχική. Τώρα η ένταση θα είναι προς τα κάτω αλλά με την ίδια τιμή όπως στην αρχή.

α. Τα σημεία Β και Γ βρίσκονται σε απόσταση r 0 από ένα αρνητικό φορτίο μέτρου q 0 και το σημείο Α είναι σε απόσταση 2r 0 όπως δείχνεται στο σχήμα δεξιά. Έστω ότι η απόλυτη τιμή του έργου που παράγεται από το ηλεκτρικό πεδίο (ηλεκτρική δύναμη Χ μετατόπιση) σε ένα μικρό δοκιμαστικό φορτίο που κινείται από το Α στο Β είναι 10 Joule. Η απόλυτη τιμή του έργου που παράγεται από το ηλεκτρικό πεδίο στο ίδιο δοκιμαστικό φορτίο που κινείται από το Α στο Γ εκτελώντας τη διαδρομή ΑΒ σε ευθεία και ΒΓ σε κομμάτι κύκλου, θα είναι η ίδια, μεγαλύτερη ή μικρότερη; Εξήγησε. Η απόλυτη τιμή του έργου που παράγεται από το ηλεκτρικό πεδίο στο ίδιο δοκιμαστικό φορτίο που κινείται από το Α στο Γ εκτελώντας τη διαδρομή ΑΒ σε ευθεία και ΒΓ σε κομμάτι κύκλου, θα είναι η ίδια, γιατί στο κυκλικό τόξο ΒΓ η δύναμη είναι κάθετη στη μετατόπιση, άρα το έργο είναι μηδέν.

Στη συνέχεια μια μεγάλη μεταλλική σφαίρα με ολικό φορτίο μηδέν τοποθετείται προς τα αριστερά του σημείου Α όπως δείχνεται στο σχήμα Το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίου στα ακόλουθα σημεία αυξήθηκε, ελαττώθηκε, παρέμεινε το ίδιο; Σημείο Β:Αυξήθηκε χωρίς να μεταβληθεί η διεύθυνση Σημείο Γ:Αυξήθηκε και μεταβλήθηκε η διεύθυνση

Σχεδίασε βέλη στο διάγραμμα για να δείξεις την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου (αν υπάρχει) σε κάθε μία από τις θέσεις Α,Β,Γ και Δ.

το δοκιμαστικό φορτίο κινείται από το Β στο Α. Το διάνυσμα της δύναμης και της μετατόπισης κάνουν οξεία γωνία. Άρα το έργο είναι θετικό Καθώς το δοκιμαστικό φορτίο κινείται από το Β στο Γ η δύναμη κάνει συνεχώς αμβλεία γωνία με τη μετατόπιση, άρα το έργο είναι αρνητικό. Το δοκιμαστικό φορτίο κινείται από το Β στο Γ. Το δοκιμαστικό φορτίο κινείται από το Β στο Δ. Καθώς το δοκιμαστικό φορτίο κινείται από το Β στο Δ η δύναμη κάνει συνεχώς ορθή γωνία με τη μετατόπιση, άρα το έργο είναι μηδενικό. Η γωνία είναι ορθή γιατί σε όλη τη διαδρομή η απόσταση από το +Q 0 είναι ίση με την απόσταση από το -Q 0

ΑΒ Γ +q0+q0 Τα σημεία Β και Γ βρίσκονται σε απόσταση r 0 από το φορτίο και το σημείο βρίσκεται σε απόσταση 2r 0 από το φορτίο q 0. Η ένταση στο Α θα είναι το ¼ της έντασης στο Β γιατί η απόσταση είναι διπλάσια. Στο Γ θα έχουμε ένταση ίσου μέτρου με το Β αλλά η κατεύθυνση θα είναι διαφορετική

ΑΒ Γ +q0+q0 Τα σημεία Β και Γ βρίσκονται σε απόσταση r 0 από το φορτίο και το σημείο βρίσκεται σε απόσταση 2r 0 από το φορτίο q 0. Η απόλυτη τιμή του έργου που παράγεται από ένα εξωτερικό παράγοντα καθώς κινεί το ίδιο δοκιμαστικό φορτίο από το Β στο Γ θα είναι μεγαλύτερο, μικρότερο ή ίσο με μηδέν; Να εξηγήσεις τη λογική σου. Η απόλυτη τιμή του έργου που παράγεται από ένα εξωτερικό παράγοντα καθώς κινεί το ίδιο δοκιμαστικό φορτίο από το Β στο Γ θα είναι μηδέν έργο W Β→Γ =0. Γιατί η ηλεκτρική δύναμη είναι κάθετη στη μετατόπιση ΄οπότε δεν υπάρχει ηλεκτρική δύναμη που να βοηθά ή να αντιτίθεται στη μετατόπιση Η απόλυτη τιμή του έργου που παράγεται από ένα εξωτερικό παράγοντα καθώς κινεί το ίδιο δοκιμαστικό φορτίο από το Α στο Γ (όπου συμπεριλαμβάνεται η μετατόπιση σε τόξο κύκλου ΒΓ με κέντρο το +q 0 ) θα είναι μεγαλύτερο, μικρότερο ή ίσο με το έργο από το Α στο Β; Να εξηγήσεις τη λογική σου. Η απόλυτη τιμή του έργου που θα είναι ίσο με το έργο από το Α στο Β γιατί το έργο από το Β στο Γ είναι ίσο με μηδέν.

ΑΒ Γ +q0+q Πεδίο από επαγόμενο φορτίο Παρατηρούμε ότι στα σημεία Α και Β η ένταση αυξάνει, στο σημείο Γ αυξάνει και αλλάζει κατεύθυνση

Είναι το ολικό φορτίο της μπάλας 4 θετικό, αρνητικό ή μηδέν σε κάποια από τις ακόλουθες χρονικές στιγμές; (να υποθέσεις ότι δεν έρχονται σε επαφή η μια μπάλα με την άλλη). πριν να έρθει η φορτισμένη μπάλα κοντά; Εξήγησε Το ολικό φορτίο της 4 είναι μηδέν, τα θετικά της είναι ανακατεμένα με τα αρνητικά φορτία, επειδή έχουν ίσους αριθμούς μας δίνουν συνολικά φορτίο μηδέν.

ενώ η φορτισμένη μπάλα είναι κοντά; Εξήγησε Το ολικό φορτίο της 4 είναι μηδέν, όμως τα θετικά έχουν διαχωριστεί από τα αρνητικά φορτία

μετά που η φορτισμένη μπάλα είναι κοντά (και τώρα έχει απομακρυνθεί); Εξήγησε Το ολικό φορτίο της 4 είναι μηδέν, τα θετικά της είναι ΚΑΙ ΠΑΛΙ ανακατεμένα με τα αρνητικά φορτία, επειδή έχουν ίσους αριθμούς μας δίνουν συνολικά φορτίο μηδέν.

Δύο παρόμοιες αγώγιμες μπάλες είναι αναρτημένες με μονωτικά νήματα σε βάσεις όπως στο σχήμα (το φορτίο κινείται ελεύθερα σε ένα αγωγό, όμως δεν κινείται σε ένα μονωτή). Και οι δύο μπάλες έχουν το ίδιο ολικό φορτίο (με το να αγγιχτούν με την ίδια φορτισμένη ράβδο). α. Τώρα οι δύο βάσεις φέρονται η μία κοντά στην άλλη αλλά οι μπάλες δεν αγγίζουν η μία την άλλη. Να συμπληρώσεις το διάγραμμα για να δείξεις πως κρέμονται οι μπάλες. Εξήγησε τη σκέψη σου. Απωθούνται αμοιβαία καθώς έχουν ίδιο (ομώνυμο) φορτίο.

β. Να σχεδιάσεις ένα χωριστό διάγραμμα ελεύθερου σώματος για κάθε μπάλα. Να δώσεις ονόματα στις δυνάμεις για να δείξεις: τον τύπο της δύναμης (βαρυτική, κάθετη, κτλ) και το αντικείμενο που ασκεί τη δύναμη. το αντικείμενο πάνω στο οποίο ασκείται η δύναμη. Βάρος (από γη) Απωστική δύναμη από 1 Απωστική δύναμη από 2 Τάση νήματος

Φορτισμένη αφόρτιστη 2. Να προβλέψεις τι θα συμβεί αν το ολικό φορτίο της δεύτερης μπάλας ελαττωθεί και γίνει μηδέν. Να σχεδιάσεις ένα σκίτσο για να διασαφηνίσεις την απάντηση σου Αν δεν το έκανες ήδη, να δείξεις πως συγκρίνονται η γωνία με την οποία κρέμεται η μπάλα 1 με τη γωνία που κρέμεται η μπάλα 2. Εξήγησε. Οι δύο γωνίες θα είναι ίσες, καθώς τα βάρη είναι ίσα και οι ηλεκτρικές δυνάμεις έχουν ίσο μέτρο (από 3 ο νόμο του Νεύτωνα: δράση = αντίδραση).

Μια μεγάλη μεταλλική πλάκα προκαλεί ένα ΟΜΟΓΕΝΕΣ πεδίο (παντού σταθερή η ένταση σε φορά) που έχει φορά προς την πλάκα αν είναι αρνητικό το φορτίο (και από τις δύο μεριές) και να απομακρύνεται από την πλάκα αν είναι θετικό. Σχεδίασε 4 βέλη αριστερά της θετικής πλάκας και 4 βέλη δεξιά της θετικής πλάκας

Μια μεγάλη μεταλλική πλάκα προκαλεί ένα ΟΜΟΓΕΝΕΣ πεδίο (παντού σταθερή η ένταση σε φορά) που έχει φορά προς την πλάκα αν είναι αρνητικό το φορτίο (και από τις δύο μεριές) και να απομακρύνεται από την πλάκα αν είναι θετικό. Σχεδίασε 4 βέλη αριστερά της αρνητικής πλάκας και 4 βέλη δεξιά της αρνητικής πλάκας

α σχεδιάσεις το πεδίο ανάμεσα σε δύο παράλληλες πλάκες που παράγουν ίσου μέτρου πεδία, (αρχή της υπέρθεσης), δεξιά και από τις δύο πλάκες και αριστερά και από τις δύο πλάκες

Να σκεφτείς αν μετακινηθεί ένα φορτίο από τη θετική πλάκα προς την αρνητική αν το έργο της ηλεκτρική δύναμης είναι θετικό, αρνητικό ή μηδενικό (εξήγησε με δύναμη και μετατόπιση). το έργο της ηλεκτρική δύναμης είναι θετικό: δύναμη προς τα δεξιά και μετατόπιση προς τα δεξιά

Αν ένα φορτίο μετακινηθεί κατά 2 μέτρα δεξιά από την αρνητική πλάκα το έργο της ηλεκτρική δύναμης είναι μηδενικό: δύναμη =0