FISIESE WETENSKAP - Media24

FISIESE WETENSKAPELEKTROSTATIKA

STATIESE ELEKTRISITEIT

• Rustende elektrisiteit

• Voorwerp met ‘n positiewe lading

• Voorwerp met ‘n negatiewe lading

• Ongelyksoortige ladings

• Gelyksoortige ladings

• Voorwerpe word elektriese gelaai deur:

• Wet van behoud van lading

• Kwantifisering van lading

STATIESE ELEKTRISITEIT• Statiese elektrisiteit is rustende lading.

• Voorwerp met ‘n positiewe lading het elektrone verloor.

• Voorwerp met ‘n negatiewe lading het elektrone bygekry.

• Ongelyksoortige ladings trek mekaar aan.

• Gelyksoortige ladings stoot mekaar af.

• Voorwerpe word elektriese gelaai deur: WRYWING, AANRAKING EN INDUKSIE

• Wet van behoud van lading: Lading kan nie geskep of vernietig word nie, dit kan

net oorgedra word van een voorwerp na ‘n ander.

• Kwantifisering van lading: Elke lading in die heelal is ‘n heelgetalveelvoud van ‘n

elektron se lading.

ELEKTRONOORDRAG

𝑸𝒏𝒖𝒘𝒆 =𝑸𝟏 +𝑸𝟐

𝟐

∆𝑸 = 𝑸𝒇 −𝑸𝒊

𝒂𝒂𝒏𝒕𝒂𝒍 𝒆− 𝒐𝒐𝒓𝒈𝒆𝒅𝒓𝒂 = 𝒏 =∆𝑸

𝒒𝒆

COULOMB SE WET

Coulomb se wet: Die grootte van die elektrostatiese krag wat een puntlading(Q1) op 'n ander puntlading (Q2) uitoefen, is direk eweredig aan die produk van die groottes van die ladings en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand (r) tussen hulle.

𝑭 =𝒌𝑸𝟏𝑸𝟐

𝒓𝟐

COULOMB SE WET

Coulomb se wet: Die grootte van die elektrostatiese krag wat een puntlading(Q1) op 'n ander puntlading (Q2) uitoefen, is direk eweredig aan die produk van die groottes van die ladings en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand (r) tussen hulle.

𝑭 =𝒌𝑸𝟏𝑸𝟐

𝒓𝟐

COULOMB SE WET: TOEPASSING I

Die diagram hieronder toon twee klein, identiese metaalsfere,

R en S, wat elk op 'n houtstaander geplaas is. Sfeer R en S dra

ladings van + 8 μC en - 4 μC onderskeidelik.Sfeer R en S word vir 'n kort tydjie in kontak gebring en dan deur 'n kort afstand geskei.

Bereken die nettolading op elk van die sfere na aanraking.

COULOMB SE WET: TOEPASSING

Die diagram hieronder toon twee klein, identiese metaalsfere, R en S, wat elk

op 'n houtstaander geplaas is. Sfeer R en S dra ladings van + 8 μC en - 4 μC

onderskeidelik.Sfeer R en S word vir 'n kort tydjie in kontak gebring en dan deur 'n kort afstand geskei.

Bereken die nettolading op elk van die sfere na aanraking.

𝑸𝒏𝒖𝒘𝒆 =𝑸𝑹 +𝑸𝑺

𝟐

𝑸𝒏𝒖𝒘𝒆 =𝟖 × 𝟏𝟎−𝟔 + −𝟒 × 𝟏𝟎−𝟔

𝟐𝑸𝒏𝒖𝒘𝒆 = 𝟐 × 𝟏𝟎−𝟔𝑪

COULOMB SE WET: TOEPASSING Nadat R en S in kontak met mekaar was en weer geskei is,

word 'n derde sfeer, T, met 'n lading van + 1 μC, nou tussen

hulle geplaas soos in die diagram hieronder aangetoon.

Bereken die netto elektrostatiese krag wat deur T ondervind

word as gevolg van R en S.

COULOMB SE WET: TOEPASSING Nadat R en S in kontak met mekaar was en weer geskei is, word 'n derde

sfeer, T, met 'n lading van + 1 μC, nou tussen hulle geplaas soos in die

diagram hieronder aangetoon.

Bereken die netto elektrostatiese krag wat deur T ondervind word as gevolg

van R en S.

𝑭𝑹 𝒐𝒑 𝑻 =𝒌𝑸𝑹𝑸𝑻

𝒓𝟐

COULOMB SE WET: TOEPASSING Nadat R en S in kontak met mekaar was en weer

geskei is, word 'n derde sfeer, T, met 'n lading van

+ 1 μC, nou tussen hulle geplaas soos in die diagram

hieronder aangetoon.

Bereken die netto

elektrostatiese krag wat deur T

ondervind word as gevolg van

R en S.

𝑭𝑹 𝒐𝒑 𝑻 =𝒌𝑸𝑹𝑸𝑻

𝒓𝟐

𝑭𝑹 𝒐𝒑 𝑻 =𝟗 × 𝟏𝟎𝟗 𝟐 × 𝟏𝟎−𝟔 𝟏 × 𝟏𝟎−𝟔

𝟎, 𝟏 𝟐

𝑭𝑹 𝒐𝒑 𝑻 = 𝟏, 𝟖𝑵 𝒏𝒂 𝒓𝒆𝒈𝒔

𝑭𝑺 𝒐𝒑 𝑻 =𝟏

𝟒𝟏, 𝟖 = 𝟎, 𝟒𝟓𝑵 𝒏𝒂 𝒍𝒊𝒏𝒌𝒔

𝑭𝒏𝒆𝒕 = 𝟏, 𝟖 − 𝟎, 𝟒𝟓 = 𝟏, 𝟑𝟓𝑵 𝒏𝒂 𝒓𝒆𝒈𝒔

ELEKTRIESE VELD

'n Elektriese veld is 'n gebied in die ruimte waarin 'n elektriese lading 'n krag ondervind. Die rigting van die elektriese veld by 'n punt is die rigting waarin 'n positiewe toetslading wat by die punt geplaas is, sal beweeg.

Die elektriese veld by 'n punt: Die elektriese veld by 'n punt is die elektrostatiese krag wat per eenheidspositiewe lading by daardie punt ondervind word.

ELEKTIESE VELDPATRONE

• Elektriese veldlyne begin en eindig loodreg op die oppervlak van die gelaaide voorwerp.

• Elektriese veldlyne kruis mekaar nooit.

• Elektriese veldlyne is die digste waar die elektriese veld die sterkste is.

• Elektriese veldlyne se rigting volgens konvensie is vanaf positief na negatief.

• Elektriese veldlyne omring ‘n gelaaide voorwerp in drie dimensies.

ELEKTRIESE VELDSTERKTE

Elektriese veldsterkte by ‘n punt in ‘n elektrieseveld is die krag per positiewe eenheidslading(dws +1C) by daardie punt.

𝑬 =𝑭

𝒒

ELEKTRIESE VELDSTERKTE

Elektriese veldsterkte by ‘n punt in ‘n elektrieseveld is die krag per positiewe eenheidslading(dws +1C) by daardie punt.

𝑭 =𝒌𝑸𝟏𝒒

𝒓𝟐

𝑬 =𝑭

𝒒𝑬𝒒 = 𝑭

𝑬𝒒 =𝒌𝑸𝟏𝒒

𝒓𝟐

𝐄 =𝒌𝑸𝟏

𝒓𝟐Eenheid: N.C-1

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IBereken die grootte van die krag wat uitgeoefen word op ‘n lading van +5pC by ‘n punt in ‘n elektriese veld waar die veldsterkte3,5x103 N.C-1 is.

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IBereken die grootte van die krag wat uitgeoefen word op ‘n lading van +5pC by ‘n punt in ‘n elektriese veld waar die veldsterkte3,5x103 N.C-1 is.

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IBereken die grootte van die krag wat uitgeoefen word op ‘n lading van +5pC by ‘n punt in ‘n elektriese veld waar die veldsterkte3,5x103 N.C-1 is.

𝑬 =𝑭

𝒒

𝟑, 𝟓 × 𝟏𝟎𝟑 =𝑭

𝟓 × 𝟏𝟎−𝟏𝟐

𝑭 = 𝟏, 𝟕𝟓 × 𝟏𝟎−𝟖𝑵

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING II

Twee klein sfere, B met lading van +5 nC en A met lading van -4 nC, word ‘n afstand van mekaar, in ‘n vakuum geplaas, soos in die sketsgetoon.

P is ‘n punt tussen sfere A en B. Punt P is ‘n afstand r vanaf sfeerA en afstand 2r vanaf sfeer B soos in die diagram hierondergetoon. Die netto elektriese veld by punt P is 1181,25 N.C-1 .

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING II

P is ‘n punt tussen sfere A en B. Punt P is ‘n afstand r vanaf sfeeren afstand 2r vanaf sfeer A soos in die diagram hieronder getoon. Die netto elektriese veld by punt P is 1181,25 N.C-1 .

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING II

P is ‘n punt tussen sfere A en B. Punt P is ‘n afstand r vanaf sfeer en afstand 2r vanaf sfeer A soos in die diagram hieronder getoon. Die netto elektrieseveld by punt P is 1181,25 N.C-1 na links .

𝑬𝒏𝒆𝒕 = 𝑬𝑨 + 𝑬𝑩

𝑬𝒏𝒆𝒕 =𝒌𝑸𝑨

𝒓𝟐+𝒌𝑸𝑩

𝒓𝟐

𝟏𝟏𝟖𝟏, 𝟐𝟓 =𝟗 × 𝟏𝟎𝟗(𝟒 × 𝟏𝟎−𝟗)

𝒓𝟐+𝟗 × 𝟏𝟎𝟗(𝟓 × 𝟏𝟎−𝟗)

𝟐𝒓 𝟐

𝒓 = 𝟎, 𝟐 𝒎

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IV

Drie ladings is geleë op die hoekpunte van 'n gelykbenige driehoek soos hieronder getoon.

Wat is die grootte en rigting van die resulterende elektriese veld by die middelpunt M van AC?

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IV

Drie ladings is geleë op die hoekpunte van 'n gelykbenige driehoek soos hieronder getoon.

Wat is die grootte en rigting van die resulterende elektriese veld by die middelpunt M van AC?

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IV

𝑬𝒕𝒐𝒕 = 𝑬𝑨 + 𝑬𝑩 + 𝑬𝑪

𝑬𝑨 = 𝑬𝑩 𝒆𝒏 𝒕𝒆𝒆𝒏𝒐𝒐𝒓𝒈𝒆𝒔𝒕𝒆𝒍𝒅 𝒊𝒏 𝒓𝒊𝒈𝒕𝒊𝒏𝒈 𝒆𝒏

𝒌𝒂𝒏𝒔𝒆𝒍𝒍𝒆𝒆𝒓 𝒖𝒊𝒕

𝑬𝑩 =𝒌𝑸𝑩

𝒓𝑩𝟐

ELEKTRIESE VELDSTERKTE: TOEPASSING IV𝑬𝒕𝒐𝒕 = 𝑬𝑨 + 𝑬𝑩 + 𝑬𝑪

𝑬𝑨 = 𝑬𝑩 𝒆𝒏 𝒕𝒆𝒆𝒏𝒐𝒐𝒓𝒈𝒆𝒔𝒕𝒆𝒍𝒅 𝒊𝒏 𝒓𝒊𝒈𝒕𝒊𝒏𝒈 𝒆𝒏

𝒌𝒂𝒏𝒔𝒆𝒍𝒍𝒆𝒆𝒓 𝒖𝒊𝒕

𝒓𝑴𝑩 = 𝟓 × 𝒔𝒊𝒏𝟒𝟓° = 𝟑, 𝟓𝟑𝟓𝟓…𝒄𝒎

𝑬𝑩 =𝒌𝑸𝑩

𝒓𝑩𝟐

𝑬𝑩 =𝟗 × 𝟏𝟎𝟗 × 𝟐 × 𝟏𝟎−𝟔

𝟑, 𝟓𝟒 × 𝟏𝟎−𝟐 𝟐

= 𝟏, 𝟒𝟒 × 𝟏𝟎𝟕𝑵. 𝑪−𝟏

𝟒𝟓° 𝒃𝒐 𝒅𝒊𝒆 𝒍𝒚𝒏 𝑨𝑩

EINDE VAN SESSIE 15