1. No category

Jakso 1. Coulombin laki, sähkökenttä, jatkuvat varausjakaumat
Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään torstaina 6.8.2015.
Teoriaa tähän jaksoon on Tuomo Nygrénin luentomonisteessa Luvussa 1. Tätä monistetta on Anita
Aikio hiukan muokannut ja tähän on linkki sivulta
https://wiki.oulu.fi/display/766319A/Etusivu (vaatii tunnukset)
Yhteenveto teoriasta ja esimerkkilaskuja on lisämateriaalin sivulla
https://wiki.oulu.fi/pages/viewpage.action?pageId=57082164
linkissä COULOMBIN VOIMA JA SÄHKÖKENTTÄ…
T 1.1 (pakollinen): a) Valitse oikeat vaihtoehdot seuraaviin väittämiin:
i) Kaksi varattua hiukkasta vetää toisiaan puoleensa, jos
A) ne ovat samanmerkkisiä,
B) ne ovat erimerkkisiä.
ii) Positiivinen varaus pyrkii
A) sähkökentän suuntaan,
B) sähkökentälle vastakkaiseen suuntaan.
iii) Kohdassa, jossa on sähkökenttää
A) ei tarvitse olla varausta,
B) täytyy olla varausta.
iv) Kaksi yhtä suurta positiivista varausta (q = + 1,0 mC) on etäisyydellä a = 1 m toisistaan. Kohta,
jossa niiden aiheuttama sähkökenttä on nolla, löytyy
A) ainoastaan äärettömän kaukana varauksista,
B) äärelliseltä etäisyydeltä.
v) Kaksi itseisarvoltaan yhtä suurta mutta erimerkkistä varausta (|q| = 1,0 mC) on etäisyydellä a = 1
m toisistaan. Kohta, jossa niiden aiheuttama sähkökenttä on nolla, löytyy
A) ainoastaan äärettömän kaukana varauksista,
B) äärelliseltä etäisyydeltä.
b) Missä sähkökenttää esiintyy arkiympäristössämme?
T 1.2: Kolme pistevarausta, + 2,0 µC, –3,0 µC ja –5,0 µC, sijaitsee x-akselilla kuvan mukaisesti
kohdissa 0,0 cm, 40 cm ja 120 cm. Mikä resultanttivoima vaikuttaa varaukseen, jonka suuruus on
–3,0 µC?
+2,0 µC
-5,0 µC
- 3,0 µC
40
80
120
x [cm]
T 1.3: Pistevaraus, jonka suuruus on + 30 µC, on sijoitettu xyz-koordinaatiston origoon.
a) Määritä sähkökenttä kohdassa x = 5,0 m.
b) Missä muualla sähkökenttä on suuruudeltaan (vaikka ei suunnaltaan) sama kuin kohdassa
x = 5,0 m.
T 1.4: Kolme pistevarausta on sijoitettu neliön kolmeen kärkeen alla olevan kuvan mukaisesti.
Neliön sivun pituus on 20,0 cm. Laske sähkökenttä neliön neljännessä kärjessä pisteessä A. Ilmoita
tuloksena sekä sähkökenttävektori että sähkökentän suuruus.
-4,00 μC
+4,00 μC
T 1.5: Hyvin pitkä sauva on varattu tasaisesti siten, että varaus pituusyksikköä kohti on λ. Laske
sähkökenttä sauvan jatkeella pisteessä P, joka on etäisyydellä a sauvan toisesta päästä. Opastus:
Voit ajatella, että sauvan kauempana oleva pää on äärettömän kaukana pisteestä P.
·
a
P
T 1.6: Puoliympyrän muotoon taivutettu sauva on varattu tasaisesti siten, että varaus
pituusyksikköä kohti on λ. Puoliympyrän säde on a. Laske sähkökenttä puoliympyrän
kaarevuuskeskipisteessä P.
.
P
T 1.7: Paikassa
sijaitsee pistevaraus q1 = 2,3 μC, paikassa
pistevaraus q2 = 1,8 μC ja paikassa
pistevaraus q3 = -1,5 μC. Laske sähkökenttä origossa.
Vastauksia
T 1.2: 0,55 N, suunta?
T 1.3: a) 10,8 kV/m, suunta?
T 1.4:
T 1.5:
T 1.6:
T 1.7:
, E = 0,822 MV/m