V215м Электрическое поле. Потенциал, работа, связь напряженности и разности потенциалов
s215 Сингл М (Потенциал электрического поля точечного заряда, разность потенциалов, связь напряженности и разности потенциалов – 14 заданий
1. [Уд1] (О) Разность потенциалов между двумя произвольными точками заряженного проводника равна …
:нулю
:0
:ноль
2. [Уд1] (О) Величина потенциала во всех точках заряженного проводника …
:одинакова
3. [Уд1] (В) Заряженные металлические сферы, создающие вблизи себя электрические поля, соединили проводником.
После установления равновесия можно утверждать, что поверхностная плотность заряда на первой сфере …, чем на второй.
:меньше
4. [Уд1] (ВО1) Если потенциал шара 0 = 300 В, то потенциал точки поля, находящейся на расстоянии r = 12 см от поверхности заряженного шара радиусом
1) 42,86
2) 57
3) 15,23
4) 180
:1
5. [Уд1] (ВО1) На рисунке изображен металлический шар, заряженный положительным зарядом q. Точка В находится вне шара. Направление вектора напряженности электрического поля указывает стрелка под номером
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
:2
6. [Уд1] (О) Линии вектора напряженности электрического поля располагаются … к эквипотенциальной поверхности в каждой точке.
:перпендикулярно
7. [Уд1] (О) При соединении проводником двух изолированных заряженных тел произвольной формы и размеров перемещение зарядов с одного тела на другое происходит до момента … потенциалов.
:выравнивания:сравнивания
8.
[Уд1] (ВО1) Потенциал электрического поля
φ, созданного зарядами q+ и q–,
возрастает в следующем порядке
1) 3, 2, 1
2) 1, 2, 3
3) 1, 3, 2
4) 3, 1, 2
:1
9. [Уд1] (ВО1) Чему равен потенциал проводящего шара радиуса, если на расстоянииот его поверхности потенциал равен.
1)
2)
3)
4)
:1
10. [Уд1] (ВО1) Заряженные сферы, создающие вблизи себя электрические поля, соединили проводником.
Правильные установившиеся соотношения…
1)1 =2
2) q1 =q2
3) Е 1 = Е2
4)Е 1 Е2
:1
11.
[Уд1] (ВО1) В вершинах В и С равностороннего
треугольника находятся равные по модулю
точечные заряды. Вектор, проведенный
из точки А, совпадает с направлением
градиента потенциала электростатического
поля зарядов в этой точке. Знаки зарядов
соответствуют выражению
1) q1 > 0, q2 < 0
2) q1 < 0, q2 < 0
3) q1 > 0, q2 > 0
4) q1 < 0, q2 > 0
:3
12. [Уд1] (ВО1) В вершинах В и С равностороннего треугольника находятся равные по модулю точечные заряды. Вектор, проведенный из точки А, совпадает с направлением градиента потенциала электростатического поля зарядов в этой точке. Знаки зарядов соответствуют выражению
1) q1 > 0, q2 < 0
2) q1 < 0, q2 < 0
3) q1 > 0, q2 > 0
4) q1 < 0, q2 > 0
:2
13.
[Уд1] (ВО1) Положительный
заряд равномерно распределен по
поверхности проводящей сферы (см.рисунок).
Каковы потенциалы
1 и 2 в точках 1 и 2 электростатического поля
сферы?
1)2 = 0.
2)
3) 1 < 2.
:2
14. [Уд1] (ВО1) Положительный заряд равномерно распределен по поверхности проводящей сферы (см.рисунок). Как направлен градиент потенциала (grad ) поля этой сферы в точках 1-2?
1) grad направлен от точки 1 к точке 2.
2) grad направлен от точки 2 к точке 1.
3)grad направлен параллельно касательной к поверхности сферы.
:2
c215 Кластер М (Работа сил ЭП по перемещению точечного заряда)- 8 заданий
1.
[Уд1] (О) Модуль работы, совершаемой силами
электрического поля, при перенесении
точечного заряда q = 1 нКл из
бесконечности в точку, находящуюся на
расстоянии r = 0,5 см от поверхности шара радиусом R = 1 см с зарядом 10 нКл, равен … мкДж.
:6
2. [Уд1] (ВО1) Заряженный проводник находится во внешнем электростатическом поле Е. Из точки А в точку В, находящихся на поверхности проводника, заряд может перемещаться по разным траекториям: а – лежит внутри проводника; с – идет по поверхности проводника; b – вне проводника. Работа кулоновских сил будет отлична от нуля при движении по траектории
1) только «а»
2) только «b»
3) только «с»
4) «а», «b» и «с»
:4
3. [Уд1] (О) Электрическое поле образовано положительно заряженной бесконечно длинной нитью. Двигаясь под действием этого поля от точки, находящейся на расстоянии r1 = 1 см от нити, до точки r2 = 4 см, a–частица изменила свою скорость от V1 = 2×105
Линейная плотность заряда t
на нити равна … мкКл/м.:3,7
:4
4. [Уд1] (О) Около заряженной бесконечно протяженной плоскости, имеющей поверхностную плотность заряда s = 3,35 мкКл/м2, находится точечный заряд массой m = 0,1 мг и зарядом q = 0,66 нКл. Заряд перемещается по линии напряженности поля на расстояние Dr = 2 см; при этом совершается работа А = 5∙10-6 Дж. Если в начальном положении его скорость была равна нулю, то в конечной точке траектории скорость заряда равна … м/с.
:10
5. [Уд1] (О) Шарик с массой m = 1 г и зарядом q = 10 нКл перемещается из точки 1, потенциал которой j1 = 600 В, в точку 2, потенциал которой j2 = 0.При этом его скорость в точке 2 стала равной V2 = 20 см/с. В точке 1 его скорость была равна … см/с.
:16,7
:17
6.
[Уд1] (О) Два шарика с зарядами q1 = 5,0 нКл и q2 = 10,0 нКл находятся на расстоянии r1 = 40 см друг от друга. Работа А,
которую надо совершить, чтобы сблизить
их до расстояния r2 = 25 см, равна … мкДж.
:0,675
7. [Уд1] (ВО1) Поле создано точечным зарядом q. Направление вектора градиента потенциала в точке А
1) А – 3
2) А – 1
3) А – 4
4) А – 2
:4
8. [Уд1] (О) Около заряженной бесконечно протяженной плоскости находится точечный заряд
:25
v216
МУО +КОЗ Электрическое поле.
Потенциал,
работа, связь напряженности и разности
потенциалов
s216 Сингл МУО +КОЗ (Потенциал электрического поля точечного заряда, разность потенциала, связь напряженности и разности потенциалов )- 5 заданий
1. [Уд1] (ВО1) Потенциал электрического поля увеличивается вдоль оси Х. Соответствующая компонента вектора напряженности электрического поля направлена
1) вдоль Х
2) против оси Х
3) направление зависит от знака потенциала
4) направление напряженности зависит от знака:2
2. [Уд1] (ВО1) Полая металлическая сфера положительно заряжена. Верное соотношение для потенциала φ в точках 1,2,3
1) j1 = j2
2) j2< j3;
3) j1 < j3
4)
j3 <
j2.
:3
3. [Уд1] (О) Потенциал электрического поля в данной точке поля равен … по перемещению единичного положительного точечного заряда из данной точки поля в бесконечность.
:работе
4. [Уд1] (О) Потенциал электрического поля, создаваемого системой точечных зарядов, в каждой точке пространства равен … потенциалов отдельных точечных зарядов.
:алгебраической сумме
:сумме
5. [Уд1] (О) Поле создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью с поверхностной плотностью заряд –. Направление вектора градиента потенциала в точке А
1) А – 3
2) А – 1
3) А – 4
4) А – 2
:2
c216 Кластер МУО +КОЗ (Работа сил ЭП по перемещению точечного заряда)- 5 заданий
1.
[Уд1] (ВО1) Заряженный проводник находится
во внешнем электростатическом поле Е.
Из точки А в точку В, находящихся на
поверхности проводника, заряд может
перемещаться по разным траекториям: а – лежит внутри проводника; с – идет по поверхности проводника; b – вне проводника. При этом работа сил
электрического поля будет
1) по всем траекториям одинакова
2) больше при перемещении по траектории «а»
3) больше при перемещении по траектории «b»
4) больше при перемещении по траектории «c»
:1
2. [Уд1] (О) Два шарика с зарядами q1 =7,0 нКл и q2 =1,4 нКл находятся на расстоянииr1 =40 см. Чтобы сблизить их до расстоянияr2 =25 см, нужно совершить работу … мкДж.
:–0,13
3.
[Уд1] (ВО1) Заряженные металлические
сферы, создающие вблизи себя электрические
поля, соединили проводником.
После установления равновесия можно утверждать, что поверхностная плотность заряда на второй сфере … , чем на первой.
:больше.
4. [Уд1] (ВО1) На рисунках 1, 2, 4, 8 изображены различные заряды, создающие электростатическое поле.
Разность потенциалов между А и В равна нулю для случаев
1) 1 и 2
2) 2 и 3
3) 3 и 4
4) 4 и 1
:3
5. [Уд1] (ВО1) Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов Dj = 200 В. Работа А по перемещению положительного заряда q = +10–8 Кл с одной пластины на другую равна … мкДж.
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
:2
Дисциплина: Физика
Тема: 210 Электрическое поле
Проводники в электростатическом поле.
Школьный курс физики Главная | Физика 10 класс | Проводники в электростатическом поле
Свободные заряды.
Что происходит с телами, если их зарядить или поместить в электрическое поле? Проще всего ответить на этот вопрос, если рассмотреть случай проводника. В проводниках, к которым в первую очередь относятся металлы, имеются заряженные частицы, которые способны перемещаться внутри проводника под действием внешнего электрического поля. По этой причине заряды этих частиц называют свободными. В металлах носителями свободных зарядов являются электроны. Свободные электроны участвуют в тепловом (хаотическом) движении, подобно молекулам газа, и могут перемещаться по всему объёму металла в любом направлении.
Электростатическое поле внутри проводника.
Обобщим основные свойства электростатического поля внутри проводника.
1. Пpu равновесии зарядов на проводнике поле внутри проводника отсутствует.
Это связано с тем, что свободные электроны в металлическом проводнике, помещённом в электростатическое поле, под действием сил поля будут перемещаться в направлении, противоположном его напряжённости. На рисунке 9.45 изображён проводник ABCD, находящийся в однородном электростатическом поле, напряжённость которого направлена слева направо. На поверхности проводника AC появляется избыточный отрицательный заряд, а на другой, BD, — избыточный положительный заряд.
Таким образом, проводник, помещённый в однородное электростатическое поле, электризуется. При этом заряды, появляющиеся на поверхности проводника, создадут внутри проводника своё электростатическое поле напряжённостью . Силовые линии данного поля показаны пунктиром на рисунке 9.45.
Рис. 9.45
Они направлены противоположно силовым линиям внешнего электростатического поля. Перемещение зарядов будет происходит до тех пор, пока напряжённость результирующего электростатического поля внутри проводника не станет равной нулю 1.
1 Утверждение об отсутствии поля внутри проводника справедливо как для незаряженного проводника, помещённого во внешнее электростатическое поле, так и для проводника, которому сообщён некоторый избыточный заряд.
В этом состоит явление электростатической индукции. Появившиеся на поверхности проводника заряды (их называют индуцированными) создают своё поле, которое накладывается на внешнее электростатическое поле и его компенсирует.
Для доказательства того факта, что внутри заряженного проводника или полости в проводнике электрическое поле отсутствует, Фарадей предложил прибор, называемый клеткой Фарадея (рис. 9.46).
Рис. 9.46
Он состоит из двух цилиндров, выполненных из проволочной сетки и расположенных внутри друг друга на основании из формованного пластика. Внешний цилиндр является экраном. Он позволяет наблюдать за тем, что происходит внутри внутреннего цилиндра (собственно клетки).
Клетка закреплена на изолированных стержнях (изоляторах). Разность потенциалов такой конструкции с Землёй была настолько сильной, что при приближении к ней тел, соединённых с земной поверхностью, с внешней поверхности клетки вылетали искры.
В одном из опытов Фарадей сам располагался внутри клетки с очень чувствительным электроскопом. При этом электроскоп внутри клетки не показывал никакого отклонения. Другими словами, внутри клетки не действуют никакие электрические силы, хотя на наружной поверхности накапливался значительный заряд. Так было убедительно доказано, что электростатического поля внутри проводника нет.
На этом свойстве основана так называемая электростатическая защита. Для того чтобы защитить чувствительные к электрическому полю приборы, их заключают в металлические ящики.
2. Рассмотрим более подробно ещё один вид электризации тел — электризацию через влияние. Для этого проведём опыт.
Исследования физических явлений опытным путём
При приближении наэлектризованного тела к лёгкому проводнику, например к лёгкому бузиновому цилиндру, подвешенному па нити, на нём появятся индуцированные заряды обоих знаков (рис.
9.47).
Рис. 9.47
Заряд противоположного знака будет притягиваться к телу, а одноимённый — отталкиваться. Так как последний находится на стороне цилиндра, более удалённой от тела, то равнодействующей этих сил будет сила притяжения. Под действием этой силы цилиндр притянется к телу. При их соприкосновении индуцированный заряд противоположного знака нейтрализуется частью заряда тела, равного ему по величине. На цилиндре останется заряд того же знака, что и на теле. Так как цилиндр теперь имеет заряд одного знака с телом, то он оттолкнётся от тела, что и наблюдается на опыте.
3. Внутри проводника при равновесии зарядов не только напряжённость поля равна нулю, равен нулю и заряд. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности.
Объяснить скапливание заряда на поверхности проводника одним отталкиванием одноимённых зарядов нельзя. Кавендиш экспериментально доказал, что заряд проводника целиком распределяется на его поверхности.
Для этого он поместил заряженный проводящий шар на изолирующей подставке внутрь сферы, образованной двумя металлическими полусферами, плотно соединёнными друге другом.
В одной из полусфер было сделано маленькое отверстие, через которое можно было соединить заряженный шар и полусферы металлической проволокой (рис. 9.48).
Рис. 9.48
После соединения шара и полусфер проволокой полусферы раздвигались и измерялся заряд шара. Он оказался равным нулю.
4. Силовые линии электростатического поля вне проводника в непосредственной близости к его поверхности перпендикулярны поверхности. Если бы это было не так, то имелась бы составляющая напряжённости поля вдоль поверхности проводника. Она вызывала бы перемещение зарядов вдоль поверхности. Но это противоречит необходимому равновесному распределению зарядов на поверхности заряженного проводника.
5. Поверхность любого проводника в электростатическом поле яв ляется эквипотенциальной.
Это связано с тем, что силовые линии электрического поля перпендикулярны поверхности проводника. Причём не только поверхность, но и все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал. Напряжённость ноля внутри проводника равна нулю, поэтому равна нулю и разность потенциалов между любыми точками проводника.
6. Многочисленные эксперименты свидетельствуют о том, что напряжённость электростатического поля зависит от кривизны поверхности. Чем сильнее искривлена поверхность, тем больше поверхностная плотность заряда (см. § 61 «Напряжённость поля различной конфигурации зарядов») в этом месте. На острие заряженного проводника поверхностная плотность заряда может стать настолько большой, что заряды начинают с него «стекать».
Причина этого явления состоит в большой напряжённости и значительной неоднородности электростатического поля вблизи острия. В сильном поле нейтральные молекулы воздуха поляризуются, коснувшись острия, молекулы приобретают одинаковый с ним заряд и отталкиваются от него.
Заряженные молекулы удаляются от острия с большими скоростями, чем они приближались к нему, и увлекают за собой другие молекулы воздуха. Возникает так называемый «электрический ветер», которым можно даже погасить зажжённую свечу. В демонстрационном приборе — колесе Франклина — «электрический ветер», образующийся при стекании зарядов с остриёв, приводит во вращение изогнутые спицы с остриями на концах (рис. 9.49).
Рис. 9.49
Вопросы:
1. Почему заряды в проводниках называют свободными?
2. Объясните, почему при равновесии зарядов на проводнике электростатическое поле внутри проводника отсутствует.
3. В чём состоит явление электростатической индукции?
4. Какой вывод можно сделать на основе опытов с клеткой Фарадея?
5. Какой способ электризации тел называют электризацией через влияние?
6. Почему поверхность проводника является эквипотенциальной?
Вопросы для обсуждения:
1.
Если коснуться стержня заряженного электроскопа пальцем, то электроскоп разрядится. Произойдёт ли то же самое, если вблизи электроскопа находится заряженное тело?
2. Металлический заряженный цилиндр соединён с электроскопом. Наличие каких зарядов покажет электроскоп в тех случаях, когда:
а) в цилиндр вносится положительно заряженный шарик, не соприкасающийся с ним;
б) заряженным шариком касаются внутренней поверхности цилиндра?
Пример решения задачи
Положительный точечный заряд, модуль которого равен 3 ∙ 10 -7 Кл, находится на расстоянии 5 см от поверхности незаряженного проводящего шара радиусом 3 см. Определите потенциал поверхности шара. Найдите модуль заряда, который появится на шаре при его заземлении.
Рис. 9.50
В созданном зарядом q электрическом поле незаряженный шар электризуется. В результате на его поверхности появляются индуцированные заряды —qинд и ÷qинд.
Используя формулу для потенциала поля точечного заряда, запишем:
Подставляя числовые данные, получим:
Определим модуль заряда, который появится на шаре при его заземлении (рис. 9.51).
Рис. 9.51
Шар заземлён, поэтому φ0 = 0, так же, как и потенциал любой точки шара (положительный заряд уйдёт в землю). C учётом этого запишем:
Подставляя числовые данные, получим:
Ответ: φ0 ≈ 3,4 • 10 4 В, Q ≈ 1,1 • 10 -7 Кл.
Упражнения:
1. К заряженному электрометру подносят с большого расстояния отрицательно заряженный предмет. По мере приближения предмета показания электрометра сначала уменьшаются, а с некоторого момента вновь увеличиваются. Заряд какого знака был на электрометре?
2. Допустим, в вашем распоряжении имеются два изолированных металлических шара одинакового диаметра. Каким образом можно на них получить равные по модулю заряды:
а) разноимённые;
б) одноимённые?
3.
Две металлические концентрические сферы радиусами 15 и 30 см расположены в воздухе. На внутренней сфере расположен заряд, равный -20 нКл. При этом потенциал внешней сферы равен 450 В. Вычислите напряжённость и потенциал электростатического поля в точках, удалённых от центра сфер:
а) на 10 см;
б) 20 см;
в) 36 см.
4. Металлический шар радиусом 3,2 см, заряженный до потенциала 100 В, находится далеко от других заряженных тел и Земли. Чему будет равен модуль заряда на шаре, если его соединить длинным проводником с незаряженным металлическим шаром радиусом 32 см?
Предыдущая страницаСледующая страница
домашнее задание и упражнения — Две заряженные сферы, соединенные проводником
Задавать вопрос
спросил
Изменено 5 лет, 9 месяцев назад
Просмотрено 1к раз
$\begingroup$
У меня проблема с электростатикой: есть две сферы одинакового размера, несущие одинаковое количество зарядов, но разного знака.
Они соединены токопроводящим проводом, который впоследствии удаляется. Как это влияет на их массы и заряды?
Я думаю, что после соединения шаров проводом заряды распределяются равномерно, поэтому после снятия провода шары должны быть разряжены. Я предполагаю, что все заряды являются электронами, поэтому избыточные заряды должны перемещаться в сферу с недостатком электронов. Таким образом, масса шара, который был заряжен положительно, должна увеличиваться (масса ранее отрицательно заряженного шара должна уменьшаться). Я прав?
Спасибо,
- домашние задания и упражнения
- электростатика
$\endgroup$
$\begingroup$
Думаю, вы правы во всем, что сказали. Единственное, что вы не упомянули, это то, как сравнивается масса сфер до и после нейтрализации их зарядов.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Предполагая, что 2 сферы абсолютно равны по заряду (одинаковый объем и количество атомов), после удаления проволоки они равны по заряду и массе
$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
электромагнетизм — Два проводящих шара, соединенных проволокой
Задавать вопрос
спросил
Изменено 5 лет, 2 месяца назад
Просмотрено 15 тысяч раз
$\begingroup$
Два проводящих шара с разным зарядом и проводник.
После того, как они соединены проводом, между сферами течет заряд. Заряд распределяется так, что сферы имеют одинаковый потенциал, но объяснения этому я найти не смог. Почему бы заряду не быть распределенным так, чтобы электрическое поле было одинаковым, ведь именно оно перемещает заряды в проводе?
- электромагнетизм
- энергия
- электростатика
- электрические поля
- потенциал
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Напряжение – это электрическое давление. Представьте себе два резервуара с водой, один большой, а другой маленький, оба соединены трубой. Теперь, если вы соедините их, вода будет течь между ними до тех пор, пока уровень в двух баках не станет одинаковым. Точно так же заряд будет течь до тех пор, пока металлическая сфера не будет иметь тот же потенциал.
$\endgroup$
$\begingroup$
После короткого замыкания разность потенциалов падает до нуля.