Sprawdzian z elektrostatyki

Poprawna odpowiedź: B

Siła Coulomba jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości. Gdy $r$ maleje trzykrotnie, $r^2$ maleje dziewięciokrotnie, więc siła rośnie dziewięciokrotnie. Odpowiedź $3F$ wychodzi, gdy zapomni się o kwadracie.

Poprawna odpowiedź: 1–B, 2–C, 3–D, 4–A

• 1. elektryzowanie przez tarcie → B. przeniesienie elektronów między dwoma różnymi materiałami pocieranymi o siebie
• 2. elektryzowanie przez dotyk → C. bezpośredni kontakt ciała naładowanego z obojętnym, po którym część ładunku przechodzi na drugie ciało
• 3. elektryzowanie przez indukcję (wpływ) → D. rozdzielenie ładunków w przewodniku pod wpływem zbliżonego ciała naładowanego, bez kontaktu
• 4. uziemienie → A. połączenie ciała naładowanego z Ziemią, powodujące odpływ nadmiarowego ładunku

Przy tarciu elektrony przechodzą z jednego materiału na drugi, więc ciała mają ładunki przeciwnych znaków. Przy dotyku ładunek rozpływa się na oba ciała i mają one ten sam znak. Indukcja tylko rozsuwa ładunki w przewodniku, bez kontaktu. Uziemienie odprowadza nadmiar ładunku do Ziemi.

Poprawna odpowiedź: P, F, P

W przewodniku ładunki swobodne przesuwają się tak długo, aż pole wewnątrz zniknie, na tym polega klatka Faradaya. Znak ładunków decyduje o zwrocie siły, a jej wartość jest proporcjonalna do iloczynu $|q_1||q_2|$. Ładunku nie da się stworzyć ani zniszczyć, można go tylko przenieść.

Poprawna odpowiedź: (1) pola powierzchni; (2) odległości

Wzór $C={\epsilon }_0{\epsilon }_r\frac{S}{d}$ pokazuje obie zależności: większe okładki mieszczą więcej ładunku przy tym samym napięciu, a rozsunięcie okładek zmniejsza pojemność. Dielektryk o ${\epsilon }_r>1$ pojemność zwiększa.

Poprawna odpowiedź: A

Siła pola $F=qE$ jest równoległa do przesunięcia, więc $W=qEd=2\cdot 10^{-6}\cdot 5\cdot 10^4\cdot 0,02=2\cdot 10^{-3}\text{ J}=2\text{ mJ}$. Można też policzyć napięcie $U=Ed=1000\text{ V}$ i użyć $W=qU$.