מטענים, חוק קולון ושדה חשמלי

Comments

Transcription

מטענים, חוק קולון ושדה חשמלי
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬
‫מטענים‪,‬חוק קולון ושדה חשמלי‬
‫מהו הרכיב האופקי והאנכי של הכוח החשמלי הפועל על המטען הימני העליון שבאיור ?‬
‫‪.1‬‬
‫נתון‪.a = 5 cm ,q = 1.0 * 10-7 C :‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪kq ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪ ; Fy  2  2 ‬‬
‫תשובה‪ :‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪a‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪a‬‬
‫‪-q‬‬
‫‪2‬‬
‫‪kq‬‬
‫‪a2‬‬
‫‪Fx  ‬‬
‫‪a‬‬
‫‪a‬‬
‫‪a‬‬
‫‪-2q‬‬
‫‪a‬‬
‫‪q‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪+2q‬‬
‫‪a‬‬
‫‪ .2‬אם סה"כ הכוח הפועל על המטען ‪ Q‬הוא אפס‪ ,‬מהו ‪ Q‬במושגים של ‪? q‬‬
‫‪q 2‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪4‬‬
‫‪+q‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪a‬‬
‫‪a‬‬
‫‪Q‬‬
‫‪q‬‬
‫‪a‬‬
‫‪ .3‬שני חלקיקים חופשיים בעלי מטען ‪ +q‬ו‪ +4q -‬נמצאים במרחק ‪ L‬האחד מהשני‪ .‬המטען השלישי ממוקם‬
‫כך שהוא נמצא במצב של שיווי משקל‪ .‬מצא את המיקום‪ ,‬את המטען ואת הסימן של המטען השלישי‪.‬‬
‫תשובה‪ L / 3 :‬מהמטען ‪ q‬במרחב שבין שני המטענים‪.‬‬
‫‪ .4‬שני כדורים זהים טעונים כל אחד במטען ‪, Q‬ובעלי מסה ‪ M=40g‬כל אחד‬
‫תלויים ע"י שני חוטים בעלי אורך ‪ L=80cm‬וחסרי מסה‪ .‬במצב של שיווי משקל‬
‫הזווית בניהם הוא ‪ . 600‬מהו הערך של המטען ‪? Q‬‬
‫‪Q‬‬
‫תשובה‪4.1C :‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪Q‬‬
‫ארבעה מטענים יושבים על קודקודי המלבן בעל צלעות ‪ a‬ו ‪ .2a‬מהו הכוח שפועל על המטען היושב במרכז‬
‫המלבן ?‬
‫‪16kq‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪5 5a 2‬‬
‫‪Fx  0 , Fy  ‬‬
‫‪-q‬‬
‫‪7q‬‬
‫‪q‬‬
‫‪-5q‬‬
‫‪3q‬‬
‫‪1‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬
‫‪ .6‬באטום מימן אלקטרון מסתובב סביב פרוטון במעגל בעל רדיוס ‪ . a0  5.29  10 11 m‬מטען האלקטרון‬
‫והמסה שלו הם ‪ m  9.11  1031kg‬ו ‪ . q  1.6  10 19 C‬מהי המהירויות הקווית‬
‫‪v‬‬
‫? כמה סיבובים‬
‫הלקטרון מבצע בשנייה אחת?‬
‫תשובה‪6.6  1015 sec1,2.2  106 m / s :‬‬
‫‪ .7‬על פני שעון יושבים מטענים ‪  q,2q,3q,...,12q‬באופן קבוע ואחד אחד נמצא במקום המתאים לספרה‬
‫שלו‪ .‬באיזו שעה מחוג השעון יפנה בכיוון השדה החשמלי השורר במרכז השעון? (רמז‪ :‬התחשב בשקול של‬
‫המטענים על אותו האלכסון)‬
‫‪ .8‬ע"י אינטגרציה מצא את השדה החשמלי של מוט חצי אינסופי‬
‫‪A‬‬
‫טעון בצפיפות מטען אורכית ‪ ‬בנקודות ‪ A‬ו ‪.B‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪k‬‬
‫‪k‬‬
‫תשובה‪xˆ  yˆ  :‬‬
‫‪EB ‬‬
‫‪xˆ ; E A ‬‬
‫‪b‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪B‬‬
‫‪ .9‬אותו הדבר לגבי הנקודה ‪ C‬שבשרטוט‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪C‬‬
‫‪a‬‬
‫‪‬‬
‫‪b‬‬
‫‪‬‬
‫תשובה‪ :‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪k ‬‬
‫‪b‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪a ‬‬
‫‪a 2  b2‬‬
‫‪, Ey ‬‬
‫‪k‬‬
‫‪a 2  b2‬‬
‫‪Ex ‬‬
‫‪ .11‬חשב את השדה החשמלי של טבעת ברדיוס ‪ ,R‬הטעונה בצפיפות מטען קווית אחידה ‪ , λ‬במרחק ‪ Z‬מעל‬
‫מרכזה‪ .‬מה יקרה אם ‪ R‬שואף לאפס ?‬
‫‪1‬‬
‫‪Rz‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪2 0 R 2  z 2 3 / 2‬‬
‫‪‬‬
‫‪E y  E x  0 , Ez ‬‬
‫‪‬‬
‫‪x‬‬
‫‪y‬‬
‫‪2‬‬
‫הפקולטה למדעי הטבע‬
‫המחלקה לפיזיקה‬
‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬
‫‪ .11‬חשב את השדה החשמלי לאורך ציר ‪ Z‬של טבעת ברדיוס ‪ R‬שנמצאת‬
‫במרכז מישור ‪ ,XY‬הטעונה בצפיפות מטען קווית ‪ λ‬עבור ‪, y>0‬‬
‫‪‬‬
‫וצפיפות מטען (‪ )– λ‬עבור ‪.y<0‬‬
‫‪‬‬
‫‪1‬‬
‫‪R 2‬‬
‫תשובה‪:‬‬
‫‪E y  Ez  0 , Ex  ‬‬
‫‪2 0 R 2  z 2 3 / 2‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪ .12‬חשב את השדה החשמלי שנוצר ע"י דיסקה בעלת רדיוס ‪ R‬שטעונה בצפיפות שטחית של מטען ‪‬‬
‫בנקודה שנמצאת בגובה ‪ z‬מעל מרכזה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪z‬‬
‫‪ 1 ‬‬
‫תשובה‪ :‬‬
‫‪2 0 ‬‬
‫‪R2  z 2 ‬‬
‫‪E y  E x  0 , Ez ‬‬
‫‪‬‬
‫‪x‬‬
‫‪‬‬
‫‪y‬‬
‫‪3‬‬

Similar documents