Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1303: Elektrisitet og magnetisme Vår 2004

Øving 7

Veiledning: 23.02, (24.02), 25.02, 26.02, 27.02, 01.03, 03.03, 04.03 Innleveringsfrist: Torsdag 4. mars kl. 1200 (Svartabell på siste side.)

Opplysninger:

• Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

• Dersom ikke annet er oppgitt, er “potensial” underforstått “elektrostatisk potensial”, og tilsvarende for “potensiell energi”.

• Dersom ikke annet er oppgitt, er nullpunkt for (elektrostatisk) potensial og potensiell energi valgt uendelig langt borte.

• Noe av dette kan du få bruk for: 1/4πε_{0} = 9 · 10^{9} Nm^{2}/C^{2}, e = 1.6 · 10^{−19} C, m_{e} = 9.11 · 10^{−31} kg, m_{p} = 1.67 · 10^{−27} kg, g = 9.8 m/s^{2}

• Symboler angis i kursiv (f.eks V for potensial) mens enheter angis uten kursiv (f.eks V for volt).

1) Et elektron

A kan ha en hvilken som helst ladning.
B har en ladning som er 1/2000 av protonets ladning.
C har 2000 ganger så stor ladning som protonet.
D har omtrent 2000 ganger så stor masse som protonet.
E har en masse som er omtrent 1/2000 av protonets masse.

2) Et proton

A kan ha en hvilken som helst ladning.
B har en ladning som er 1/2000 av elektronets ladning.
C har 2000 ganger så stor ladning som elektronet.
D har omtrent 2000 ganger så stor masse som elektronet.
E har en masse som er omtrent 1/2000 av elektronets masse.

3) Dersom et legeme har en ladning −160 pC, kan du konkludere med at legemet har et overskudd på

A 10^{3} elektroner.
B 10^{5} elektroner.
C 10^{7} elektroner.
D 10^{9} elektroner.
E 10^{11} elektroner.

4) To metallkuler tiltrekker hverandre elektrostatisk. Hvilket utsagn er da alltid sant?

A Begge kulene er ladet.
B Minst en av kulene er ladet.
C Ingen av kulene er ladet.
D Kulene har samme ladning.
E Ingen av utsagnene over er nødvendigvis sanne.

5) Du berører den ene (den til venstre) av to nøytrale metallkuler som er i innbyrdes kontakt, med en positivt ladet glass-stav. Deretter fjerner du de to metallkulene fra hverandre. Da har metallkula til høyre fått

A positiv ladning.
B negativ ladning.
C null netto ladning.
D motsatt ladning av kula til venstre.
E netto ladning, men fortegnet kan ikke bestemmes.

6) Du bringer en positivt ladet glass-stav nesten inntil den ene (den til venstre) av to nøytrale metallkuler som er i innbyrdes kontakt. Deretter fjerner du de to metallkulene fra hverandre. Da har metallkula til høyre fått

A positiv ladning.
B negativ ladning.
C null netto ladning.
D samme ladning som kula til venstre.
E netto ladning, men fortegnet kan ikke bestemmes.

7) To små kuler, hver med masse m = 10 g og ladning q, er hengt opp i hver sin isolerende tråd med lengde l = 10 cm. Trådene er festet i et felles opphengingspunkt. Hvor stor er ladningen q dersom vinkelen mellom trådene er θ = 30^{∘}?

A 1.6 · 10^{−19} C
B 7.8 · 10^{−15} C
C 8.8 · 10^{−8} C
D 3.0 · 10^{−4} C
E 0.017 C

8) Fem like punktladninger +q er plassert på et kvadrat som vist i figuren. En sjette ladning +q′ er plassert i kvadratets sentrum O. I hvilken retning virker nettokraften på q′?

A Langs OA.
B Langs OB.
C Langs OC.
D Langs OD.
E Den er null.

9) Tre metallkuler henger i hver sin tynne (isolerende) tråd. Når du holder kule 1 og 2 i nærheten av hverandre, observerer du at de tiltrekker hverandre. Når du gjør det samme med kule 2 og 3, ser du at disse frastøter hverandre. Da kan du konkludere med at

A kulene 1 og 3 har ladning med motsatt fortegn.
B kulene 1 og 3 har ladning med samme fortegn.
C alle tre kulene har ladning med samme fortegn.
D en av kulene er elektrisk nøytral.
E vi ikke har nok informasjon til å bestemme fortegnet på ladningen på alle tre kulene.

10) To uniformt ladete kuler har ladning henholdsvis Q og 3Q. Hvilken figur beskriver korrekt de elektrostatiske kreftene som virker på de to kulene?

A 1.
B 2.
C 3.
D 4.
E 5.

11) En uniformt ladet uendelig stor flate har ladning σ pr flateenhet. Tre gaussflater (lukkede flater) a, b og c er vist i figuren. De to sylinderflatene a og b har begge radius R, høyde henholdsvis 4R og 2R, og ligger symmetrisk omkring den ladete flaten med symmetriaksen parallelt med flatenormalen. Kuleflaten c har også radius R og ligger med sentrum i den ladete flaten. Gjennom hvilke(n) av følgende flater er den elektriske fluksen størst: 1. topplokket på a; 2. topplokket på b; 3. halvkulen av c på oversiden av den ladete flaten?

A 1.
B 2.
C 3.
D 2. og 3.
E Like stor gjennom alle tre.

12) Ranger de tre lukkede flatene a, b og c i figuren over i henhold til økende elektrisk fluks gjennom dem.

\begin{matrix}A & a > b > c. \\ B & a = b > c. \\ C & a = b = c. \\ D & a > b = c. \\ E & c > b > a. \end{matrix}

13) Figuren til høyre viser fire punktladninger og en gaussflate (stiplet). Hvilke ladninger bidrar til netto elektrisk fluks gjennom gaussflaten?

A Ingen av dem.
B Bare q_{1} og q_{2}.
C Bare q_{2} og q_{3}.
D Alle fire.
E Svaret avhenger av formen på gaussflaten.

14) En ladet glass-stav bringes i nærheten av et elektrisk nøytralt stykke metall slik at metallet får et overskudd av negativ og positiv ladning på henholdsvis venstre og høyre side, som vist i figuren. På metallstykket er det elektriske potensialet

A like stort overalt.
B størst på den positive siden.
C størst på den negative siden.
D størst på midten.
E minst på midten.

15) Et metallstykke gis en netto ladning −Q. Da er det elektriske potensialet på metallstykket

A konstant overalt.
B størst i sentrum.
C størst på overflaten.
D størst et sted mellom sentrum og overflaten.
E minst i sentrum.

16) Finn feil påstand: Gauss’ lov for elektrostatisk felt E

A er en konsekvens av Coulombs lov.
B følger av at E for en punktladning faller av som 1/r^{2}.
C har som konsekvens at E = 0 inne i en elektrisk leder.
D uttrykker at netto elektrisk fluks gjennom en lukket

flate er større jo større (netto) ladning som omsluttes av flaten.

17) Finn feil påstand:

A Overflaten av et metallstykke er et ekvipotensial.
B Enhver lukket flate som i sin helhet ligger inne i et

metallstykke er et ekvipotensial.

C Enhver åpen (dvs: ikke lukket) flate som i sin helhet

ligger inne i et metallstykke er et ekvipotensial.

D Enhver lukket flate som i sin helhet ligger inne i et

metallstykke har alltid elektrisk potensial V = 0.

18) Hva er ikke en enhet for elektrisk fluks ϕ_{E}?

A Vm
B Cm/F
C Jm/C
D NV/J

19) Dersom potensialforskjellen mellom de to metallplatene i en parallellplatekondensator halveres, blir energien som er lagret i kondensatoren

A firedoblet.
B doblet.
C redusert til det halve.
D redusert til fjerdeparten.

(Platenes innbyrdes avstand holdes fast.)

20) Finn riktig påstand:

A En ladet metallkule har positivt elektrisk potensial,

enten den har positiv eller negativ ladning.

B En ladet metallkule har negativt elektrisk potensial,

enten den har positiv eller negativ ladning.

C En ladet metallkule har positiv potensiell energi,

enten den har positiv eller negativ ladning.

D Påstandene A, B og C er alle feil.

Øving 7 i Elektromagnetisme / Elektrisitet og magnetisme våren 2004

Innleveringsfrist: Torsdag 4. mars kl. 1200.

Navn:

Øvingsgruppe:

Oppgave  A  B  C  D  E

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

16  #####
17  #####
18  #####
19  #####
20  #####

#####: ikke aktuelt svaralternativ