Решаването на проблемите в областта на физиката - потенциала на електростатичното поле

Решаването на проблемите в областта на физиката - потенциала на електростатичното поле

Преди да започнем да се справи с типичните проблеми, не забравяйте основната теоретична информация, свързана с тази тема:

• В електростатично поле е потенциал. Това означава, че работата на полеви сили електрически, когато се движат заряда на всеки затворен път е нула. Ако по пътя на движение на таксата не е затворен,

Работа електрическа енергия за малък обем на таксата

действието на електростатичното поле в този случай се определя, както следва: Аа = екв Δl защото α, където Е - сила на полето в даден момент, Q - количество заряд, Δl - големината на малък обем на заряда, α - ъгъл между посоката на интензивността на полето и обем на зареждане.

• Ако преместите р на зареждане от гледна точка на потенциална енергия W1 в точката с потенциална енергия W2. разликата на тези енергии ще бъде равна на произведението. които правят електрическото поле в това: A = W2 - W1.

Работата, извършена от областта по време на движение на таксата от една точка до друга, е равен на разликата в заряда потенциални енергии в тези пунктове

• Потенциалът на електрическото поле - физическо количество скаларна, равен на съотношението на потенциалната енергия на електрическия заряд в дадена точка на електростатично поле на размера на тази такса:

Потенциал - енергия характеристика на областта. В международната система единици (SI) единична мощност е волта (V).

• Потенциалният областта на точката на изхвърляне и заредения областта, определена от отношението:

където R - разстояние от центъра на сферата или такса за дадена точка в пространството (в случая на сфера, този етап трябва да бъде поставен извън сферата), р - стойност заряд, к = 9 х 10 9 N · m 2 / C 2 - постоянен коефициент. Потенциалът в областта във всяка точка е същата и равен на потенциала на повърхността:

където R - радиус на сферата.

• Работа на електрически движение zaryadaq от една точка в пространството на друг е продукт на заряда на потенциалната разлика между тези точки: А12 = Q (φ2 - φ1).
• Напрежението между две точки еднакво електростатично поле и интензивността на тази област са свързани с: U = Ed. където г - разстоянието между еквипотенциални повърхности, които принадлежат към тези точки.

Ние сега се обръщат към решаването на проблеми. Както винаги, аз препоръчвам на читателя да реши собствените си на първо място, и получения разтвор се сравнява с тези, дадени в статията. Някои задачи са взети от реални изпитни варианта по физика от различни години, както и помощни средства се препоръчва да се подготвят за този изпит.

Задача 1. При преместване заряд между точките с потенциална разлика от 1 кВ електрическо поле ангажирана работа 40 MJ. Каква е таксата?

Задача 2. В единна електрическо поле от 60 кВ / m е 5 п такса преместен. Преместването равно модул 20 cm, 60 образува ъгъл 0 с посоката на захранващата линия. Намери поле експлоатация, промяна на потенциалната енергия на взаимодействия на зареждане и полеви и напрежението между началната и крайната точка на изместване. Осигуряване на отговори на същите въпроси в случай на движение на отрицателен заряд.

Решение: Теренната работа на движението за зареждане може да се изчисли по формулата А = Екв защото α = 60 · 10 3 · 5 × 10-9 · 0.2 · защото 60 0 = 3 × 10-5 J Смяна на потенциалната енергия в този случай е перфектна работа. следователно: ΔW = -А = - 3 х 10-5 J (потенциална енергия намалява). Напрежението се определя от интензивността на полето съгласно формулата: U = Ед = El защото а, като в този случай, таксата прехвърля под ъгъл спрямо посоката на силови линии. По този начин, U = 60 х 10 3 · 0,2 · COS 60 = 0 6000 V. В случай на отрицателен заряд стойности А и ΔW просто промени знак.

А: 3 х 10 - 5 J - 3 х 10 - 5 J, 6000, 10 · -3 - 5 J 3 х 10 - 5 J, 6000 V.

Задача 3. Електронно преместен в електричното поле ускоряване с потенциал от точка Б до точка 200 с потенциал от 300 V. Намерете кинетичната енергия на електрона, промяна в нейната потенциална енергия и придобитото скорост. първоначалната скорост на електрони е нула.

Решение: работа, която е направила областта, докато се движи електрон намерите, както следва: А12 = Q (φ2 - φ1) = 1,6 · 10 -19 · (300 - 200) = 1.6 х 10 -17 J. Поради промените в потенциалната енергия на електрона в областта. равна на :. ΔW = -А = - 1,6 · 10-17 J. Това намаление се компенсира чрез увеличаване на кинетичната енергия на същата стойност, както следва от запазването на енергията: E = 1,6 · 10-17 G. от е = m υ 2 /. 2, тогава υ = √ (2Е / т) = √ (2 х 1,6 х 10-17 х 10 /9.1 - 31) = 6 мм / сек.

Отговор: 1.6 х 10-5 J - 1.6 х 10-5 J 6 mm / сек.

Задача 4. Какво потенциална разлика трябва да премине електрон към неговата скорост се увеличава от 10 до 30 мм / сек?

Решение: Промяната на кинетичната енергия на електрона при преминаване като потенциална разлика може да се намери от отношението: ЛЕ = m υ2 2/2 - m υ1 2/2 = 8/18 · 9,1 · 10-31 · (30 · 10 6) 2 = 3,6 · . 10-16 G. същото тази промяна в съответствие със закона за запазване на енергията, равна на работата, която е извършил в този случай електрическото поле :. E = -А = -3,6 · 10-16 J Използването на съотношението записано в самото начало, ние получаваме: φ2 - φ1 = A / р = -3,6 · 10-16 / 1.6 х 10 -19 = -2,250 V.