Напряжённость и потенциал электрического поля

Напряжённость и потенциал электрического поля

1. Задание 13 № 1306

Какова разность потенциалов между точками поля, если при перемещении заряда 12 мкКл из одной точки в другую электростатическое поле совершает работу 0,36 мДж? (Ответ дать в вольтах.)

Решение.

Разность потенциалов представляет собой работу по переносу единичного заряда между точками поля. Следовательно, разность потенциалов равна

Ответ: 30.

2. Задание 13 № 1429

Модуль напряженности однородного электрического поля равен 100 В/м. Каков модуль разности потенциалов между двумя точками, расположенными на одной силовой линии поля на расстоянии 5 см? (Ответ дать в вольтах.)

Решение.

Модуль разности потенциалов между точками, расположенными на одной силовой линии, связана с расстоянием между этими точками и напряженностью однородного электрического поля соотношением

Ответ: 5.

3. Задание 13 № 1906

В электрическую цепь включена медная проволока длиной При напряженности электрического поля сила тока в проводнике равна 2 А. Какое приложено напряжение к концам проволоки? (Ответ дать в вольтах.)

Решение.

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками в однородном электрическом поле, расстояние между этими точками и напряженность поля связаны соотношением Внутри медной проволоки действует однородное электрическое поле, создаваемое источником. Следовательно, к концам проволоки приложено напряжение

Ответ: 10.

4. Задание 13 № 1922

На рисунке изображен вектор напряженности Е электрического поля в точке С, которое создано двумя неподвижными точечными зарядами и Чему равен заряд если заряд ? (Ответ дать в нКл.)

Решение.

Вектор напряжённости электрического поля в точке C, по принципу суперпозиции, есть векторная сумма полей, создаваемых зарядами A и B по отдельности.

Напряжённость электрического поля точечного заряда пропорциональна величине заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния до заряда. Поле направлено от положительного заряда и к отрицательному. Поскольку заряд A отрицательный, суммарное поле в точке C может быть направлено только в область I (заряд B также отрицательный) или область II (заряд B положительный). Из рисунка видно, что суммарное поле направлено в область II, а значит, заряд положительный. Видно, что модуль вектора напряженности поля, создаваемого зарядом B, в 2 раза меньше, значит, модуль заряда B вдвое меньше модуля заряда A.

Ответ: 1.

5. Задание 13 № 9293

Фотон с длиной волны, соответствующей красной границе фотоэффекта, выбивает с поверхности пластинки электрон, который попадает в электрическое поле с напряженностью 125 В/м. Найти расстояние, которое он пролетит прежде, чем разгонится до скорости, равной 1% от скорости света. Ответ выразите в см и округлите до целого числа.

Решение.

Так как энергия фотона соответствует красной границе фотоэффекта, то выбитый электрон будет обладать нулевой начальной кинетической энергией, а значит, нулевой скоростью. В поле на электрон будет действовать сила Кулона, и по второму закону Ньютона:

Далее можно найти расстояние, за которое электрон наберёт нужную скорость:

Ответ: 20.

6. Задание 13 № 9505

На расстоянии 2a друг от друга закреплены два точечных электрических заряда +q и −q так, как показано на рисунке. Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электрического поля, создаваемого этими зарядами в точке A? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

По принципу суперпозиции, напряженность поля в точке A есть сумма напряженностей полей, создаваемых зарядами и по отдельности. Поле отрицательного точечного заряда направлено к заряду, а поле, создаваемое положительным зарядом, — от заряда. Так как расстояния от зарядов до точки А равны, то результирующее поле будет направлено вправо.

Ответ: вправо.

7. Задание 13 № 9537

На расстоянии 2a друг от друга закреплены два точечных электрических заряда −q и +q так, как показано на рисунке. Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электрического поля, создаваемого этими зарядами в точке A? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

Ответ: влево.

8. Задание 13 № 9740

Четыре точечных заряда закреплены на плоскости так, как показано на рисунке. Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электро-статического поля в точке О? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

По принципу суперпозиции, напряжённость поля в точке О есть сумма напряжённостей полей, создаваемых всеми зарядами по отдельности. Поле отрицательного точечного заряда направлено к заряду, а поле, создаваемое положительным зарядом, — от заряда. Поле точечного заряда пропорционально величине заряда и ослабевает с расстоянием как

Положительные заряды и дадут одинаковый вклад в результирующую напряженность (компенсируют друг друга). В итоге результирующее поле будет направлено в сторону отрицательного заряда то есть вправо.

Ответ: вправо.

9. Задание 13 № 9772

Четыре точечных заряда закреплены на плоскости так, как показано на рисунке. Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электростатического поля в точке О? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

По принципу суперпозиции, напряженность поля в точке О есть сумма напряженностей полей, создаваемых всеми зарядами по отдельности. Поле отрицательного точечного заряда направлено к заряду, а поле, создаваемое положительным зарядом, — от заряда. Поле точечного заряда пропорционально величине заряда и ослабевает с расстоянием как

Отрицательные заряды и дадут одинаковый вклад в результирующую напряженность (компенсируют друг друга). В итоге результирующее поле будет направлено в сторону положительного заряда то есть вниз.

Ответ: вниз.

10. Задание 13 № 11270

В вершинах квадрата закреплены положительные точечные заряды – так, как показано на рисунке.

Как направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электрического поля в центре O квадрата? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

Напряженность поля создаваемого зарядами q и 3q направлено в сторону заряда q и по модулю равна

Напряженность поля создаваемого зарядами 2q и 4q направлено в сторону заряда 2q и по модулю равна

Таким образом, вектор напряженности электрического поля в центре O квадрата направлен влево.

Ответ: влево.

11. Задание 13 № 11304

В вершинах квадрата закреплены отрицательные точечные заряды – так, как показано на рисунке.

Решение.

Напряженность поля создаваемого зарядами −q и −3q направлено в сторону заряда −3q и по модулю равна

Напряженность поля создаваемого зарядами −2q и −4q направлено в сторону заряда −4q и по модулю равна

Таким образом, вектор напряженности электрического поля в центре O квадрата направлен вправо.

Ответ: вправо.

12. Задание 13 № 11936

Положительный точечный заряд +q находится в поле двух неподвижных точечных зарядов: положительного +Q и отрицательного –Q (см. рисунок). Куда направлено относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) ускорение заряда +q в этот момент времени, если на него действуют только заряды +Q и –Q? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

Нарисуем силы, действующие на точечный заряд и равнодействующую этих сил (см. рисунок). Ускорение сонаправлено с равнодействующей сил, то есть направлено вправо.

Ответ: вправо.

13. Задание 13 № 12966

Непроводящее кольцо равномерно заряжено по длине положительным электрическим зарядом. Из кольца вырезали очень маленький кусочек так, как показано на рисунке.

Куда направлен относительно рисунка (влево, вправо, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электростатического поля в центре O кольца? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

Положительно заряженное кольцо с вырезом можно представить как положительно заряженное кольцо без выреза и наложенный отрицательно заряженный участок кольца на месте выреза (т. е. представим, что на месте выреза одновременно расположены положительный и отрицательный заряды). Кольцо в силу симметрии в точке O создаёт нулевую напряжённость, а маленький отрицательно заряженный участок создаёт направленную вверх напряжённость. Таким образом, вектор напряжённости электростатического поля в центре O кольца с вырезом направлен вверх.

Ответ: вверх.