Uploaded by Netanel Hazut

מבחן נמסכם באלקטרוסטטיקה

advertisement
‫מבחן מסכם באלקטרוסטטיקה‪:‬‬
‫שאלה ‪2‬‬
‫שלושה לוחות טעונים איסופיים מוצבים לאורך ציר 𝑥 ב‪ 𝑥 = 0 ,𝑥 = −2 𝑐𝑚 -‬ו‪ 𝑥 = 2 𝑐𝑚 -‬כמתואר‬
‫בתרשים א‪ .‬צפיפות המטען של הלוח המוצב ב‪ 2σ 𝑥 = 0 -‬ולשני הלוחות האחרים צפיפות מטען ‪. σ‬‬
‫בלוח הממוקם ב‪ 𝑥 = 0 -‬ישנו חריר קטן בראשית הציר (הנח כי החריר לא משפיע על עוצמת השדה‬
‫והפוטנציאל החשמלי במרחב)‪.‬‬
‫נתון כי ‪. σ = 5 ∗ 10−8 𝑐/𝑚2‬‬
‫𝝈‪-‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫𝝈‪2‬‬
‫𝑚𝑐 𝟐‪𝒙 = −‬‬
‫𝟎=𝒙‬
‫𝑚𝑐 𝟐 = 𝒙‬
‫𝝈‪-‬‬
‫מהו הכוח (גודל וכיוון) שיפעל על מטען שיונח ב‪ 𝑥 = −4 𝑐𝑚 -‬וב‪.𝑥 = 4𝑐𝑚 -‬‬
‫שרטט גרף של השדה החשמלי כפונקציה של 𝑥‪.‬‬
‫להלן גרף המתאר את הפוטנציאל החשמלי הנוצר מהלוחות הטעונים לאורך ציר 𝑥 (כאשר‬
‫הפוטנציאל נקבע להיות אפס באינסוף)‪.‬‬
‫‪250‬‬
‫)‪V(volt‬‬
‫‪200‬‬
‫‪150‬‬
‫‪100‬‬
‫‪50‬‬
‫)‪x(m‬‬
‫‪3,2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2,4‬‬
‫‪1,6‬‬
‫‪0,8‬‬
‫‪0‬‬
‫‪-0,8‬‬
‫‪-1,6‬‬
‫‪-2,4‬‬
‫‪-3,2‬‬
‫ענה על הסעיפים הבאים באמצעות הגרף‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫הסבר מדוע הגרף נראה כך‪ .‬התייחס בתשובתך אל האיזורים בהם הפוטנציאל מתאפס ואל‬
‫האיזורים בהם הוא לינארי עולה ויורד‪.‬‬
‫חשב את העבודה הדרושה להביא מטען חשמלי 𝐶 ‪ 𝑞 = −2 ∗ 10−15‬מאינסוף אל‬
‫𝑚𝑐 ‪ .𝑥 = 1‬הצג חישובך‪.‬‬
‫משחררים את המטען החשמלי 𝐶 ‪ 𝑞 = −2 ∗ 10−15‬המוצב ב‪. 𝑥 = 1 𝑐𝑚 -‬‬
‫ה‪.‬‬
‫שרטט גרף איכותי של מהירות המטען כפונקציה של מיקומו לאורך ציר 𝑥‪ .‬והסבר את‬
‫שיקוליך‪.‬‬
‫שאלה ‪:3‬‬
‫מטען חיובי 𝑞 מפוזר בצורה אחידה על פני כדור מוליך‪ .‬להלן גרף של השדה החשמלי של הכדור‬
‫)𝑟(𝐸 כפונקציה של המרחק 𝑟 ממרכז הכדור‪.‬‬
‫‪90000‬‬
‫‪75000‬‬
‫‪60000‬‬
‫)‪E(N/C‬‬
‫‪45000‬‬
‫‪30000‬‬
‫‪15000‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0,06 0,12 0,18 0,24 0,3 0,36 0,42 0,48 0,54 0,6 0,66‬‬
‫)‪r(m‬‬
‫א‪ .‬מהו מטען הכדור 𝑞?‬
‫ב‪ .‬חשב את הפוטנציאל עבור‪.𝑟 = 1𝑐𝑚 .1 :‬‬
‫‪.𝑟 = 15𝑐𝑚 .2‬‬
‫ג‪ .‬שרטט גרף איכותי של הפוטנציאל )𝑟(‪ V‬כפונקציה של המרחק 𝑟 ממרכז הכדור‪ .‬ציין ערכים‬
‫חשובי‬
‫הכדור הטעון מונח במרכזה של קליפה כדורית מוליכה (ראה איור) ‪.‬‬
‫הקליפה הכדורית טעונה באופן אחיד במטען כולל של 𝐶 ‪ 𝑄 = −1 ∗ 10−8‬ורדיוסה 𝑚𝑐‪.𝑅 = 30‬‬
‫ד‪ .‬שרטט גרף של השדה החשמלי )𝑟(𝐸 כפונקציה של המרחק ‪ r‬ממרכז הכדור והקליפה‪.‬‬
‫ה‪ .‬מחברים את הכדור הפנימי להארקה‪.‬‬
‫‪ .1‬חשב את המטען על פני הכדור‪.‬‬
‫‪ .2‬מהי העבודה הדרושה להעביר מטען יחידה מ‪A -‬ל‪ .B-‬הנקודות ‪ A‬ו‪ B-‬נמצאות על פני הכדור‬
‫והקליפה בהתאמה‪.‬‬
‫𝐵‬
‫𝐴‬
Download