fia1

Energia potencjalna i potencjał elektryczny

5.45.    Oblicz energię potencjalną oddziaływania elektrostatycznego dwóch ro. noimiennych punktowych ładunków o wartościach q, = q₂ = 2 ■ 10^-6 C, odległy< li od siebie o r = 1 cm.

5.46.    Dwa elektrony zbliżają się do siebie z prędkościami v= 10⁶ m/s każd\ W jakiej odległości x muszą się znaleźć te elektrony, aby ich energie kinetyczni' były równe energii potencjalnej wzajemnego oddziaływania elektrostatycznego Masa elektronu m_e = 9,1 ■ 10^-31 kg, a ładunek elementarny e = 1,6 • 10“¹⁹ C.

5.47.    Dwa punktowe ładunki dodatnie o wartościach q,=3-10⁹ <

i q₂ = 6 • 1CT⁹ C znajdują się w odległości r, = 4 cm od siebie. Jaką pracę nale/y wykonać, aby zbliżyć te ładunki na odległość r₂ = 1 cm?

5.48.    Kulka metalowa o średnicy d = 4 cm wytwarza w próżni pole elektryczni Określ pracę wykonaną przy przenoszeniu ładunku punktowego o wartosi i (/ = 2 • 10"⁸ C z nieskończoności do punktu oddalonego od powierzchni kull-i o x = 2 cm. Ładunek kulki wynosi Q = -5 • 10"⁴ C.

5.49.    Natężenie jednorodnego pola elektrostatycznego wynosi E = 32 • 1 o* N/C. Jaką pracę wykonały siły pola, przesuwając w nim elektron o d = 2 en równolegle do linii pola? Wynik podaj w dżulach i elektronowoltach.

5.50.    Napięcie między okładkami kondensatora wynosi U = 100 V. Jaką pr<n < wykonują siły pola, przesuwając ładunek o wartości q = 0,5 mC ?

5.51.    Znajdź błędne sformułowanie:

a)    Po przesunięciu ładunku punktowego w polu elektrostatycznym po torze /.i mkniętym energia potencjalna tego ładunku się nie zmieniła.

b)    Po przesunięciu ładunku punktowego w polu elektrostatycznym po torze /.i mkniętym energia potencjalna tego ładunku wynosiła zero.

c)    Po przesunięciu ładunku punktowego w polu elektrostatycznym po torze /a mkniętym wykonywana praca wynosiła zero.

d)    Po przesunięciu ładunku punktowego w polu elektrostatycznym po okręgi energia potencjalna tego ładunku się nie zmieniła.

5.52.    Praca wykonywana przez siłę zewnętrzną jest dodatnia, gdy:

.i) w wyniku jej wykonywania ładunki różnoimienne zbliżają się do siebie; b) w wyniku jej wykonywania ładunki jednoimienne oddalają się od siebie;

() na skutek jej wykonywania energia potencjalna ładunków maleje; rł) na skutek jej wykonywania energia potencjalna ładunków imnłe

,5). laki jest potencjał elektryczny w punkcie środkowym dlpola elektry< /->?

,^r»4. Wyznacz potencjał pola elektrostatycznego w środku kwadratu o boku a, przypadku gdy:

W trzech wierzchołkach kwadratu znajdują się trzy jednakowe ładunki +q; w wierzchołkach kwadratu znajdują się cztery jednakowe ładunki - q; w dwóch kolejnych wierzchołkach kwadratu znajdują się ładunki dodatnie +q, a w dwóch następnych — ujemne-q, przy czym wszystkie ładunki mają te same W.nlości.

K—i i i i i i i i i i    '

0,1 0,20,30,40,5 0,60,7 0,80,9 1,0 r[m]

5.55. Metalowa kula o promieniu R = 10 cm została naelektryzowana. Wykres na rysunku 48 przedstawia zależność potencjału pola wytwarzanego przez kulę od odległości. Na podstawie danych z wykresu odpowiedz na poniższe pytania:

a)    Jaki jest ładunek kuli?

b)    W jakiej odległości od powierzchni kuli potencjał elektryczny pola będzie równy V = 1 V?

c)    Jakie jest natężenie pola w odległości r = 50 cm od środka kuli?

Rys. 48

.50. Kropla wody ma potencjał V. W pewnym momencie kropla rozpada się na j|l* ( zęści o identycznych objętościach i ładunkach. Jakie są potencjały podłych kropelek?

.57. Metalową kulę naelektryzowaną do potencjału V, zetknięto z drugą, .(elektryzowaną kulą. Oblicz potencjał tych kul po zetknięciu, wiedząc, że Tlień naelektryzowanej kuli jest dwa razy większy niż promień kuli nienaelek-owanej (r, = 2 r₂).

j8.5ł$. Dwie metalowe kule o promieniach r, = 5 cm i r₂ = 20 cm naelek-lowano jednoimiennymi ładunkami odpowiednio do potencjałów V, = 100 V I ■ 200 V. Jaki potem jał elektryczny uzyskają te kule po połączeniu ich drutem?

J.5*). Wy/n.K / eiteiglę klnetyc /ną i prędkość elektronu przyspieszanego róż-Jł ą polem jałów A\ lim V I nergię wyra/ w elektronowolt.u h i w d/ulach.