Każdy chce umieć, nie każdy chce się uczyć
  Strona główna    Ruch    Siły    Energia    Prąd   Atom 

Bez znajomości fizyki można dobrze życ, ale co tracimy?

Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka
Uczeń, jak każdy człowiek, chce umieć coś zrobić samodzielnie
Spisy zadań

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

322. Potencjał przewodnika. Model piorunochronu.

Potencjał przewodnika.



Zadanie
Dane są dwie kule metalowe o różnych średnicach oddalone od siebie. Jedna z kul została naładowana elektrycznie. Następnie bez kontaktu z innymi obiektami obie kule zostały połączone cienkim metalowym drutem.

Obliczyć:
ładunek każdej kuli po zetknięciu;
potencjał kul po zetknięciu,
gęstość powierzchniową ładunku na każdej kuli;
natężenie pola elektrycznego przy powierzchni każdej kuli.

Elektrostatyka.

Oddziaływania.

Siły elektryczne.

Siły grawitacyjne.

Próżnia.

Własności elektryczne próżni.

Ładunek elektryczny.

Oddziaływania elektryczne.

Siły elektryczne.

Stała przenikalności próżni.

Porównywanie sił.

Siła jako miara oddziaływania.

Jednostki wielkości elektrostatycznych.

Obliczenia na jednostkach.


Potencjał przewodnika. Model piorunochronu.



Siła jest miarą oddziaływania między ciałami. Jednostką siły jest niuton N.

Niuton jest jednostką złożoną definiujemy go jako iloczyn jednostki masy i jednostki przyspieszenia.

Do opisu oddziaływań elektryczny używamy pojęcia pola elektrycznego. Polem elektrycznym nazywamy obszar przestrzeni, w którym na ciało naelektryzowane działa siła. Siła ta nie występuje w przypadku ciał pozbawionych ładunku elektrycznego.

Pole elektryczne można scharakteryzować za pomocą wektora natężenia pola elektrycznego. Wartość tego wektora podajemy w niutonach na kulomb lub w woltach na metr.

Inną charakterystykę pola elektrycznego daje nam potencjał elektryczny. Potencjał elektryczny mierzymy w woltach.

W układach statycznych, przewodniki naładowane mają w każdym punkcie ten sam potencjał. Oznacza to, że naładowana metalowa kula ma ten sam potencjał na powierzchni i wewnątrz. Oznacza to, że w przewodniku tym nie ma przemieszczania się ładunku elektrycznego.

Prawidłowość tę wykorzystujemy to uziemiania obiektów, które mogą się naelektryzować ładunkiem elektrycznym. Połączenie z ziemią umożliwia błyskawiczny (prawie momentalny) spływ ładunku z ciała do ziemi.

Zetknięcie się dwóch kul metalowych powoduje wyrównanie się potencjałów. Połączenie dwóch kul metalowych daje natychmiastowe prawie wyrównanie się ich potencjałów.

Zetknięcie metalowej kuli naładowanej z inną metalową kulą daje więc nowy podział ładunku między te kule. Warunkiem decydującym o rozdziale ładunku jest równość potencjału zetkniętych kul. Nie ma znaczenia czy kule zostały zetknięte bezpośrednio ze sobą czy za pomocą innego przewodnika.

Zjawisko to i związane z nim efekty i prawidłowości są podstawą budowy i działania piorunochronu.

Prosty model piorunochronu rozpatrzymy w przykładowym zadaniu. Pamiętać musimy o tym, że zadania to idealne przykłady zjawisk i obiektów fizycznych. W warunkach realnych (technicznych) uwzględnić trzeba złożoną budowę ciał, zjawiska towarzyszące i uboczne. Idea zjawiska i podstawowego efektu pozostaje jednak ta sama.

Zadanie


Dane są dwie kule metalowe o różnych średnicach oddalone od siebie. Jedna z kul została naładowana elektrycznie. Następnie bez kontaktu z innymi obiektami obie kule zostały połączone cienkim metalowym drutem.

Obliczyć:
ładunek każdej kuli po zetknięciu;
potencjał kul po zetknięciu,
gęstość powierzchniową ładunku na każdej kuli;
natężenie pola elektrycznego przy powierzchni każdej kuli.

Rozwiązanie zadania w postaci ogólnej.

Obliczenie wartości ładunków na kulach po połączeniu przewodnikiem.

Obliczenie wartości ładunków na kulach po połączeniu przewodnikiem.

Obliczenie wartości potencjału kul przed zetknięciem i po zetknięciu.

Obliczenie wartości potencjału kul przed zetknięciem i po zetknięciu.

Wyprowadzenie zależności na gęstość powierzchniową ładunku na każdej kuli.

Wyprowadzenie zależności na gęstość powierzchniową ładunku na każdej kuli.

Wyprowadzenie zależności na natężenie pola elektrycznego przy powierzchni kul

Wyprowadzenie zależności na natężenie pola elektrycznego przy powierzchni kul

Mniejsza kula zgromadziła mniejszy ładunek, ale
ładunek ma większą gęstość powierzchniową niż ładunek na dużej kuli
przy powierzchni mniejszej kuli pole elektryczne ma większe natężenie niż przy powierzchni dużej kuli.

Jak duże może być natężenie, gdy kula ma mikroskopijne rozmiary.

To zadanie wyjaśnia dlaczego przy ostrzach uzyskujemy duże pola elektryczne i spływ ładunku elektrycznego z ciał.

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

Budowa atomu - Ile jest elektronów, nukleonów, protonów w atomie konkretnego pierwiastka?

Praca mechaniczna stałej siły - przykłady obliczeń.

Energia mechaniczna ciała - przykłady wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna ciała - przykłady obliczeń

Przykłady obliczania siły dośrodkowej. Zestawy przykładów uwzględniające różne wartości masy ciał, prędkości ruchu po okręgu i promienia tego okręgu.

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.

 2013-05-05



Co wpisać do wyszukiwarki?
zachowanie, pęd, energia, fotoelektryczne, atom, kinematyka, mechanika, dynamika, elektromagnetyzm, optyka, termodynamika, elektryczność

Twoja wyszukiwarka

Pomoc z matematyki

Rozwiązane zadania i przykłady z matematyki


Pomoc z historii

Co było powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?


kontakt