Strona na telefon

300. Natężenie pola elektrycznego przy powierzchniach obu kul

Elektrostatyka. Potencjał elektryczny. Pole elektryczne.

Elektrostatyka to dział fizyki zajmujący się zagadnieniami ładunków elektrycznych spoczywających i wynikającymi stąd zjawiskami i własnościami materii i przestrzeni.

Zadanie

Dwie metalowe naelektryzowane kule o promieniu R=10cm i promieniu r=5 cm wytwarzają przy swojej powierzchni potencjał 1000 V.
Kule znajdują się daleko od siebie w próżni.

Obliczyć natężenie E pola elektrycznego przy powierzchniach obu kul, ładunek Q znajdujący się na każdej kuli oraz gęstość powierzchniową ładunku na każdej kuli.

Ważne pojęcia elektrostatyki

Ładunek elektryczny.

Oddziaływania elektryczne.

Siły elektryczne.

Potencjał elektryczny ładunku punktowego.

Potencjał elektryczny ładunku kulistego.

Natężenie pola elektrycznego.

Gęstość powierzchniowa ładunku.Oddziaływania elektryczne. Siły elektrostatyczne - prawo Coulomba.

Zadanie

Dwie metalowe naelektryzowane kule o promieniu R=10cm i promieniu r=5 cm wytwarzają przy swojej powierzchni potencjał 1000V. Kule znajdują się daleko od siebie w próżni.

Obliczyć natężenie pola elektrycznego przy powierzchniach obu kul, ładunek znajdujący się na każdej kuli oraz gęstość powierzchniową ładunku na każdej kuli.

Dla kul znajdujących się daleko od siebie możemy założyć, że nie oddziałują na siebie. Oznacza to, że możemy wykorzystać symetrię rozkładu ładunków na obu kulach.

Dla każdej z kul obliczymy ładunek i natężenie pola elektrycznego. Zaczynamy od wyprowadzenia odpowiednich zależności.

WYPROWADZENIA

Wyprowadzenie zależności na natężenie pola i ładunek

Istnienie potencjału elektrycznego różnego od zera świadczy o istnieniu ładunku elektrycznego. Pole opisane za potencjału elektrycznego można w niektórych przypadkach łatwo opisać również za pomocą wektora natężenia pola elektrycznego.

Potencjał elektryczny jest wielkością skalarną. Natężenie pola elektrycznego jest wielkością wektorową.

Potencjał określa pracę potrzebną do przeniesienia jednostkowego ładunku elektrycznego w polu elektrycznym.

Do opisania pola za pomocą wektora natężenia pola elektrycznego trzeba sumować pole elektryczne wytwarzane przez pojedyncze ładunki lub wykorzystać prawo Gaussa oraz symetrię rozkładu ładunku i wynikającą z tego symetrię pola elektrycznego.

Do obliczeń zakładamy, że potencjał wytwarzany przez ładunek elektryczny jest równy zero w nieskończoności.

Znając promień kuli i potencjał na powierzchni przewodzącej kuli naładowanej możemy obliczyć ładunek zgromadzony na powierzchni tej kuli. Znając ładunek kuli i jej promień można obliczyć wartość natężenia pola elektrycznego. Wektor ten leży na kierunku wyznaczonym przez promień kuli poprowadzony do punktu, w którym wyznaczamy tę wielkość.

OBLICZENIA

Obliczenie wartości natężenia pole elektrycznego

Ładunek umieszczony na metalowej kuli rozkłada się wyłącznie na powierzchni tej kuli i dlatego wewnątrz kuli nie ma pola elektrycznego a potencjał jest stały.

Inne zadanie z elektrostatyki - oddziaływania elektryczne. Siły elektrostatyczne - prawo Coulomba.

Oddziaływania elektryczne. Siły elektrostatyczne - prawo Coulomba.

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?

Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?

Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Rozwiązane zadania z kinematyki

Rozwiązane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szkoły ponadgimnazjalne (licea i technika)

Wielkości opisujące ruch ciała - przykłady obliczania - przemieszczenie ciała - wektor zmiany położenia ciała.

Obliczanie szybkości średniej ruchu ciała.

Pocisk o masie m grzęźnie w desce po przebyciu odległości d. Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością v. Obliczyć siłę F działającą na pocisk w desce. Przyjąć odpowiednie założenia.

Rozwiązanie

Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem. Ciało m2 ma masę 3 razy większą niż ciało m1. Siła działająca na ciało m2 jest równa 12 N. Jaka siła działa na ciało m1? Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?