מורה לפיזיקה ערך שני ניסויי הדגמה באלקטרוסטטיקה.
מורה לפיזיקה ערך שני ניסויי הדגמה באלקטרוסטטיקה.
בניסוי הראשון תלה המורה כדור פלסטיק שמסתו m בקצה חוט המחובר לתקרה, והטעין אותו במטען q_1 . באזור הכדור הפעיל המורה שדה חשמלי אחיד ואופקי E⃗ שכיוונו ימינה. בעקבות הפעלת השדה, הכדור המחובר לחוט סטה ימינה בזווית α יחסית לאנך, כמתואר בתרשים 1.
כדור פלסטיק שמסתו m תלוי בקצה חוט המחובר לתקרה, טעון במטען q_1
שדה חשמלי אחיד ואופקי E⃗ (כיוונו ימינה) מופעל באזור הכדור
m = 0.2gr (נתון לסעיף א(2))
E = 5700 N/C, α = 14° (נתון לסעיף א(2))
בניסוי השני: כדור פלסטיק נוסף באותה מסה m, הטעון במטען q_2 חיובי, בתוך השדה E⃗
עקב הכדור השני השתנתה זווית הסטייה של הכדור הראשון ל-β; המרחק בין מרכזי הכדורים הוא r (תרשים 2)
במהלך הניסוי השני שינה המורה כמה פעמים את r, והתאים בכל פעם את E כך שזווית β נשארה קבועה; בכל מדידה נשמר גובה מרכזי הכדורים קבוע (באמצעות שינוי אורך חוט הכדור השני)
(1) פתחו ביטוי הקושר בין זווית הסטייה α ובין עוצמת השדה החשמלי E . השתמשו בפרמטרים m, q_1 ובקבועים פיזיקליים בהתאם לצורך. (2) נתון: מסת הכדור היא m=0.2gr . כאשר עוצמת השדה החשמלי הייתה E=5700 N/C , סטה הכדור המחובר לחוט בזווית α=14° . קבעו את הסימן של המטען החשמלי, q_1, וחשבו את גודלו של המטען באמצעות הביטוי שפיתחתם. נמקו את תשובתכם.
במהלך הניסוי השני המורה שינה כמה פעמים את המרחק בין מרכזי הכדורים, ובכל פעם הוא התאים את עוצמת השדה החשמלי E כך שגודל זווית הסטייה β של הכדור הראשון נשאר קבוע. בכל פעם רשם המורה את המרחק r בין מרכזי הכדורים ואת עוצמת השדה החשמלי E המתאימה. בכל מדידה הקפיד המורה שהגובה של מרכזי הכדורים יישאר קבוע (באמצעות שינוי אורך החוט של הכדור השני).
סעיף ב. סרטטו תרשים של הכוחות הפועלים על הכדור הטעון במטען q_1 בניסוי השני (תרשים 2). כתבו ליד כל וקטור את שם הכוח. עבור כל אחד מן הכוחות ציינו את הגורם המפעיל אותו.
הראו שהביטוי המתאר את עוצמת השדה החשמלי E המופעל, כתלות במרחק r בין מרכזי הכדורים, הוא E = k·q_2/r² + (mg/q_1)·tan β .
בגרף שבתרשים 3 מוצג גודל השדה החשמלי כתלות ב-1/r² .
סעיף ד. היעזרו בגרף שבתרשים 3 ומצאו את גודל המטען q_2 ואת זווית הסטייה β של הכדור הראשון.
אחת התלמידות בכיתה הציעה להטעין את הכדור השני במטען q_2 אחר, כך ששני הכדורים יסטו ימינה באותה זווית יחסית לאנך. האם זה אפשרי? לפניכם חמש תשובות 1–5. קבעו מהי התשובה הנכונה, ונמקו את קביעתכם.
- כן. במקרה זה q_2 > q_1 .
- כן. במקרה זה q_2 = q_1 .
- כן. במקרה זה q_2 < q_1 .
- כן. שוויון זוויות יתקיים עבור כל ערך של q_2 .
- לא. אי אפשר.
שאלות ותגובות על השאלה
🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה
שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.