ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Elektrostatykaklasa 3 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/3/fizyka/natezenie-pola-elektrycznego/

Fizyka · Elektrostatyka · kl. 3 · zakres rozszerzony

Natężenie pola elektrycznego

Natężenie mówi, jak silnie pole działa na każdy kulomb ładunku w danym miejscu; pozwala też opisać ruch naładowanej cząstki.

ok. 3 min czytania10 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Natężenie pola

  • Oznaczenia: E — natężenie pola [N/C = V/m]; F — siła działająca na ładunek próbny [N]; q — ładunek próbny [C]; Q — wartość ładunku źródła [C]; r — odległość od źródła [m]; k ≈ 8,99·109 N·m²/C².
Zapamiętaj

E = F przez q; dla ładunku punktowego (i na zewnątrz naładowanej kuli lub sfery, r liczone od środka) E = k · Q przez r2.

  • E jest wektorem o zwrocie siły działającej na ładunek dodatni: od ładunku dodatniego skierowany na zewnątrz, do ujemnego – do środka. Pole o liniach biegnących wzdłuż promieni nazywamy centralnym.
  • Na ładunek ujemny (np. elektron) siła F = q · E działa przeciwnie do wektora E.

2Superpozycja pól

  • Pole kilku źródeł to suma wektorowa natężeń od każdego z nich (zasada superpozycji).
+−PE1E2+Q i −Q: wektory mają ten sam zwrot, E = 2E₁++PE1E2+Q i +Q: wektory się znoszą, E = 0
W środku między +Q i −⁠Q natężenia się dodają, a między dwoma ładunkami +Q się znoszą
  • Przykład. Dane: ładunki +4 nC i −⁠4 nC w odległości 0,6 m; punkt P w środku odcinka, r = 0,3 m od każdego.
  • Obliczenia: E1 = E2 = 8,99·109 · 4·10−⁠9 przez 0,32 N/C ≈ 400 N/C; oba wektory mają zwrot od + do −⁠.
  • Odpowiedź: E ≈ 400 N/C + 400 N/C = 800 N/C, zwrot do ładunku ujemnego. Dla dwóch ładunków +4 nC wektory w P byłyby przeciwne i E = 0.
Sprawdź, czy rozumiesz

Natężenie pola ładunku punktowego Q w odległości r wynosi

3Ruch ładunku w polu jednorodnym

  • Oznaczenia: m — masa cząstki [kg]; a — przyspieszenie [m/s²]; v0 — prędkość początkowa [m/s]; x, y — przemieszczenia [m]; t — czas [s].
Zapamiętaj

F = q · E, a = q · E przez m (grawitację pomijamy)

  • Cząstka wlatująca prostopadle do linii pola porusza się po paraboli jak w rzucie poziomym: x = v0 · t, y = a · t2 przez 2. Puszczona swobodnie – ruchem jednostajnie przyspieszonym wzdłuż linii pola.
+−Ev0F = qEładunek dodatni: tor zakrzywia się ku okładce ujemnej
Ładunek dodatni wlatujący prostopadle do linii pola zakrzywia tor ku okładce ujemnej
  • Np. proton (m = 1,67·10−⁠27 kg, q = 1,60·10−⁠19 C) w polu E = 1000 N/C: a = 1,60·10−⁠19 · 1000 przez 1,67·10−⁠27 m/s² ≈ 9,6·1010 m/s², więc grawitacja (9,81 m/s²) jest bez znaczenia.
Uwaga na błąd

Dodawanie natężeń jak liczb. To wektory: w środku między jednakowymi ładunkami dodatnimi E = 0, a między ładunkami +Q i −⁠Q natężenia się sumują.

✎Ściąga: Natężenie pola elektrycznego

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • E = F przez q; dla ładunku punktowego (i na zewnątrz naładowanej kuli lub sfery, r liczone od środka) E = k · Q przez r2.
  • F = q · E, a = q · E przez m (grawitację pomijamy)
  • Oznaczenia: E — natężenie pola [N/C = V/m]; F — siła działająca na ładunek próbny [N]; q — ładunek próbny [C]; Q — wartość ładunku źródła [C]; r — odległość od źródła [m]; k ≈ 8,99·109 N·m²/C².
  • Przykład. Dane: ładunki +4 nC i −⁠4 nC w odległości 0,6 m; punkt P w środku odcinka, r = 0,3 m od każdego.
  • Oznaczenia: m — masa cząstki [kg]; a — przyspieszenie [m/s²]; v0 — prędkość początkowa [m/s]; x, y — przemieszczenia [m]; t — czas [s].

?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. Jaka jest jednostka natężenia pola elektrycznego?

    1. AC/N
    2. BN/C
    3. CJ/C²
    4. DN·C
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: N/C – E = F/q, więc jednostką jest niuton na kulomb (równoważnie V/m).

  2. Natężenie pola ładunku punktowego Q w odległości r wynosi

    1. Ak·Q·r²
    2. Bk·Q²/r
    3. Ck·Q/r²
    4. Dk·Q/r
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: k·Q/r² – E = F/q, a z prawa Coulomba F = kQq/r², więc q się skraca i zostaje kQ/r² (kQ/r to potencjał).

  3. Odległość od ładunku punktowego zwiększono 3 razy. Natężenie pola

    1. Awzrośnie 9 razy
    2. Bzmaleje 3 razy
    3. Czmaleje 9 razy
    4. Dnie zmieni się
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: zmaleje 9 razy – E jest odwrotnie proporcjonalne do r², więc maleje 3² = 9 razy.

  4. Ile wynosi natężenie pola w odległości 0,3 m od ładunku +5 nC?

    1. Aok. 500 N/C
    2. Bok. 50 N/C
    3. Cok. 150 N/C
    4. Dok. 5000 N/C
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: ok. 500 N/C – E = 8,99·109 · 5·10−⁠9 / 0,09 N/C ≈ 500 N/C; 150 N/C wychodzi przy dzieleniu przez r zamiast przez r².

  5. W polu jednorodnym o natężeniu E jest ładunek q. Siła działająca na niego ma wartość

    1. Aq·E²
    2. BE/q
    3. Cq/E
    4. Dq·E
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: q·E – Z definicji E = F/q, czyli F = q·E.

  6. Proton i cząstka α (czterokrotnie większa masa, dwukrotnie większy ładunek) są w tym samym polu jednorodnym. Które ma większe przyspieszenie?

    1. AMają takie same przyspieszenia
    2. BProton – dwa razy większe
    3. CCząstka α – cztery razy większe
    4. DCząstka α – dwa razy większe
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Proton – dwa razy większe – a = qE/m: dla protonu a ∼ 1/1, dla cząstki α a ∼ 2/4 = 1/2, więc proton przyspiesza 2 razy szybciej.

  7. W środku odcinka łączącego dwa jednakowe ładunki dodatnie natężenie pola wynosi

    1. Atyle, ile natężenie od jednego ładunku
    2. Bzero
    3. Cpodwójne natężenie od jednego ładunku
    4. Dpołowę natężenia od jednego ładunku
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: zero – Natężenia od obu ładunków mają równe wartości i przeciwne zwroty, więc się znoszą.

  8. Elektron jest w polu jednorodnym, którego linie są skierowane w prawo. Siła elektryczna działa na elektron

    1. Aprostopadle do linii pola
    2. Bw prawo
    3. Cwcale, bo pole jest jednorodne
    4. Dw lewo
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: w lewo – Na ładunek ujemny siła F = qE ma zwrot przeciwny do wektora natężenia.

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.

Rozwiąż quiz · 8 pytańFiszki · 10🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 3

Ładunek elektryczny i pole elektryczneKondensator – magazyn energii polaPrawo CoulombaEnergia 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