ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Elektrostatykaklasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/fizyka/ladunek-elektryczny-i-pole-elektryczne/

Fizyka · Elektrostatyka · kl. 3

Ładunek elektryczny i pole elektryczne

Skąd się bierze elektryzowanie, dlaczego ładunku nie da się „zgubić” i jak pokazać pole elektryczne za pomocą linii.

ok. 4 min czytania10 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Ładunek elektryczny

  • Oznaczenia: q — ładunek elektryczny [C, kulomb]; e — ładunek elementarny, e ≈ 1,60·10−⁠19 C; n — liczba całkowita (bez jednostki).
  • Ciała elektryzują się, bo elektrony przechodzą z jednego ciała na drugie (np. przy pocieraniu). Protony są związane w jądrach atomów i przy elektryzowaniu się nie przemieszczają. Ciało z nadmiarem elektronów jest naładowane ujemnie, z niedoborem – dodatnio.
Zapamiętaj

Ładunek jest zachowany: w układzie izolowanym suma ładunków (ze znakami) się nie zmienia. Jest też skwantowany: q = n · e, czyli zawsze jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego.

2Przewodniki i izolatory

  • W przewodnikach (metale, grafit, roztwory elektrolitów) ładunki mogą się swobodnie przemieszczać, w izolatorach (plastik, szkło, guma) – nie. Dlatego potarta plastikowa linijka jest naładowana tylko tam, gdzie ją potarłeś.
  • Przykład. Dane: dwie jednakowe metalowe kulki, q1 = +6 µC, q2 = −⁠2 µC; stykamy je i rozsuwamy.
  • Wzór: jednakowe kulki dzielą łączny ładunek po równo, q' = q1 + q2 przez 2.
  • Obliczenia: q' = 6 µC + (−⁠2 µC) przez 2 = +2 µC.
  • Odpowiedź: każda kulka ma +2 µC; suma nadal wynosi +4 µC, tak jak przed zetknięciem.
Sprawdź, czy rozumiesz

Stykamy jednakowe metalowe kulki o ładunkach +6 µC i −⁠2 µC, po czym je rozsuwamy. Ile wynosi ładunek każdej kulki?

3Pole elektryczne i linie pola

  • Wokół naładowanego ciała jest pole elektryczne. Wykrywasz je po sile, jaka działa na mały ładunek próbny umieszczony w danym miejscu.
  • Linie pola zaczynają się na ładunkach dodatnich i kończą na ujemnych (albo biegną do nieskończoności lub z niej przychodzą) i nigdy się nie przecinają. Zwrot linii to zwrot siły działającej na dodatni ładunek próbny. Gdzie linie są gęściej, tam pole jest silniejsze.
+ładunek dodatni−ładunek ujemny+−dwa ładunki różnoimienne+−pole jednorodne
Linie pola: ładunek dodatni, ładunek ujemny, dwa ładunki różnoimienne i pole jednorodne między okładkami kondensatora płaskiego
  • Pole jednorodne ma linie równoległe i jednakowo gęste – tak jest między okładkami kondensatora płaskiego (z dala od brzegów).
Uwaga na błąd

„Linia pola to tor ładunku”

Linia pokazuje kierunek siły w każdym punkcie, a ładunek, który już się porusza, zwykle nie biegnie wzdłuż linii.

4Doświadczenie: kształt linii pola

  • Do płaskiego naczynia z olejem wsypujemy kaszę manną i zanurzamy dwie elektrody połączone z maszyną elektrostatyczną. Ziarenka układają się w łańcuszki wzdłuż linii pola.
  • Dwie płytki dają linie równoległe, a dwie kulki – łuki jak na rysunku.
Sprawdź, czy rozumiesz

Zwrot linii pola elektrycznego w danym punkcie to zwrot siły działającej na

✎Ściąga: Ładunek elektryczny i pole elektryczne

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Ładunek jest zachowany: w układzie izolowanym suma ładunków (ze znakami) się nie zmienia. Jest też skwantowany: q = n · e, czyli zawsze jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego.
  • Oznaczenia: q — ładunek elektryczny [C, kulomb]; e — ładunek elementarny, e ≈ 1,60·10−⁠19 C; n — liczba całkowita (bez jednostki).
  • Przykład. Dane: dwie jednakowe metalowe kulki, q1 = +6 µC, q2 = −⁠2 µC; stykamy je i rozsuwamy.
  • Linie pola zaczynają się na ładunkach dodatnich i kończą na ujemnych (albo biegną do nieskończoności lub z niej przychodzą) i nigdy się nie przecinają. Zwrot linii to zwrot siły działającej na dodatni ładunek próbny. Gdzie linie są gęściej, tam pole jest silniejsze.
  • Pole jednorodne ma linie równoległe i jednakowo gęste – tak jest między okładkami kondensatora płaskiego (z dala od brzegów).

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Stykamy jednakowe metalowe kulki o ładunkach +6 µC i −⁠2 µC, po czym je rozsuwamy. Ile wynosi ładunek każdej kulki?

    1. A+2 µC
    2. B−⁠2 µC
    3. C+4 µC
    4. D+8 µC
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: +2 µC – Łączny ładunek +4 µC dzieli się po równo między jednakowe kulki, więc każda ma +2 µC (+4 µC to cała suma).

  2. Który ładunek może mieć naelektryzowane ciało?

    1. A4,0·10−⁠19 C
    2. B2,4·10−⁠19 C
    3. C3,2·10−⁠19 C
    4. D0,8·10−⁠19 C
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 3,2·10−⁠19 C – Ładunek jest wielokrotnością e = 1,60·10−⁠19 C: 3,2·10−⁠19 C to 2e, a pozostałe wartości to 1,5e, 0,5e i 2,5e.

  3. Ciało ma ładunek −⁠4,8·10−⁠19 C. Ile ma nadmiarowych elektronów?

    1. A4,8
    2. B3
    3. C30
    4. D0,3
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: 3 – n = 4,8·10−⁠19 C : 1,60·10−⁠19 C = 3; liczba elektronów musi być całkowita.

  4. Co dzieje się podczas elektryzowania przez pocieranie?

    1. AProtony przechodzą z jednego ciała na drugie
    2. BŁadunki obu ciał znikają
    3. CElektrony przechodzą z jednego ciała na drugie
    4. DPowstaje nowy ładunek bez zmiany drugiego ciała
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: Elektrony przechodzą z jednego ciała na drugie – Przemieszczają się tylko elektrony, więc ciała mają ładunki przeciwnych znaków, a ich suma się nie zmienia.

  5. Zwrot linii pola elektrycznego w danym punkcie to zwrot siły działającej na

    1. Aelektron
    2. Bdodatni ładunek próbny
    3. Cdowolny ładunek, niezależnie od znaku
    4. Dujemny ładunek próbny
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: dodatni ładunek próbny – Z umowy linie pola pokazują zwrot siły na ładunek dodatni; na ujemny (np. elektron) siła działa przeciwnie.

  6. Linie pola elektrycznego nie przecinają się, bo

    1. Alinie są zawsze okręgami
    2. Bładunki jednoimienne się odpychają
    3. Cw każdym punkcie siła na ładunek próbny ma jeden określony kierunek
    4. Dpole istnieje tylko wokół przewodników
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: w każdym punkcie siła na ładunek próbny ma jeden określony kierunek – W punkcie przecięcia siła miałaby dwa kierunki naraz, a to niemożliwe.

  7. Jak wygląda pole jednorodne?

    1. ALinie rozchodzą się promieniście
    2. BLinie są okręgami wokół ładunku
    3. CLinie przecinają się w środku
    4. DLinie są równoległe i jednakowo gęste
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Linie są równoległe i jednakowo gęste – Pole jednorodne ma w każdym punkcie tę samą wartość i kierunek, np. między okładkami kondensatora płaskiego.

  8. Kasza manna wsypana do oleju, w którym są naelektryzowane elektrody, układa się w łańcuszki. Co pokazują te łańcuszki?

    1. ATory elektronów płynących przez olej
    2. BLinie pola magnetycznego
    3. CMiejsca, gdzie pole jest zerowe
    4. DKształt linii pola elektrycznego
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Kształt linii pola elektrycznego – Ziarenka ustawiają się wzdłuż kierunku siły elektrycznej, czyli wzdłuż linii pola.

Cały dział „Elektrostatyka”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 3

Kondensator – magazyn energii polaPrawo CoulombaNatężenie pola elektrycznegoEnergia potencjalna, potencjał i napięciePrzewodnik w polu i kondensator płaskiNatężenie, napięcie i prawo OhmaOpór przewodnika i charakterystyki I(U)I prawo Kirchhoffa i napięcia ogniwOpór zastępczy i II prawo KirchhoffaSEM i opór wewnętrzny ogniwaMoc, energia i dane znamionoweCiepło Joule’a–LenzaDioda i instalacja domowaMagnesy i linie pola magnetycznegoIndukcja magnetycznaSiła magnetyczna na ładunek i przewodnik z prądemSiła Lorentza i siła elektrodynamicznaTor cząstki, silnik i przewody równoległeFerromagnetyki i pole magnetyczne ZiemiIndukcja elektromagnetyczna i prądnicaStrumień, SEM indukcji i reguła LenzaPrąd przemiennyWartości skuteczne napięcia i natężeniaTransformator i przesył energiiFale elektromagnetyczne i widmoNatężenie faliDyfrakcja i interferencja na szczelinachSiatka dyfrakcyjnaEfekt Dopplera – wzórZałamanie światła i kąt granicznySoczewki cienkie i obrazyPolaryzacja, prawo Malusa i laserFoton, widma i poziomy energii atomuZjawisko fotoelektryczne i jonizacjaIzotopy i promieniowanie jądroweCzas połowicznego rozpaduDeficyt masy i energia wiązaniaRozszczepienie, synteza i energia gwiazdPromieniowanie jonizujące a organizmFizyka współczesna – treści fakultatywneDoświadczenia z klasy III i opis wynikuDoświadczenia R, model i uzasadnienieRuch harmoniczny – wychylenie, prędkość, przyspieszenieSprężyna, wahadło, energia i rezonansBilans cieplny i przemiany fazoweGaz doskonały – równanie Clapeyrona i przemianyModel kinetyczny gazu i ciepło moloweSilniki cieplne i II zasada termodynamiki