6. Vezetők elektromos térben
6. Vezetők elektromos térben
A vezetőkben a külső elektromos mező hatására a töltések szétválnak (elektromos megosztás). A fém belsejében mindig E = 0, mert a megosztott töltések saját mezője kioltja a külső mezőt. Ezért a vezető ekvipotenciális, és az erővonalak mindig merőlegesen érkeznek a felületére.
Fő következmények:
Faraday‑kalitka: a külső elektromos mező nem jut be.
Csúcshatás: hegyes pontokon nagy a töltéssűrűség → erős elektromos szél.
Töltések mindig a vezető külső felületén gyűlnek össze.
Középszintű érettségi feladat
Elemző feladatok
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_elektrosztatika.html
4. Faraday‑kalitka – iránytű, alumínium palást
Feladat: A megdörzsölt ebonitrúd kitéríti az iránytűt, de alumínium palásttal körülvéve a kitérés megszűnik.
Megoldás: A megdörzsölt ebonitrúd elektromos tere töltéseket mozgat az iránytű fém részében → kitérés. Az üveg szigetelő → nem árnyékolja a teret. Az alumínium vezető → a felületén a töltések úgy rendeződnek, hogy belül a térerő nulla legyen → az iránytű nem tér ki. A Faraday‑kalitka vezető burkolat, amely árnyékolja )
Fizika középszintű érettségi
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_elektrosztatika.html
Elektrosztatika
Tesztek
2, 8, 12, 13, 45, 35, 47, 48, 57.
2. Hová érintsük a töltetlen fémgolyót, hogy töltést vegyünk le a töltött fémpohárról?
Helyes válasz: B) A fémpohár külső felületéhez.
Indoklás: Vezetőn a töltés a külső felületen helyezkedik el, onnan tud "lefolyni" a hozzáérintett fémgolyóra.
8. Pozitív töltésű fémtestet leföldelünk. Mi történik?
Helyes válasz: B) A földből elektronok áramlanak a testre, és a test semleges lesz.
Indoklás: A Föld hatalmas töltésrezervoár; a pozitív test elektronokat "szív fel" a földből, így semlegesítődik.
12. Üreges fémtest külső felületére szeretnénk töltést vinni. Sikerül-e?
Helyes válasz: C) Igen, a töltések a gömb külső felületére vándorolnak.
Indoklás: Vezetőn a töltések mindig úgy rendeződnek, hogy a külső felületen legyen az eredő töltés, belül E=0.
13. Zárt fémhálóban lévő elektroszkópot a hálóhoz kötünk, majd a hálót feltöltjük. Kitér-e a mutató?
Helyes válasz: B) Nem, mert Faraday-kalitkában van.
Indoklás: A fémháló árnyékolja a belsejét: belül E=0, így az elektroszkóp nem érzékeli a külső töltést.
45. Negatív töltéseket viszünk egy tömör fémkockára. Hol lesz a legnagyobb töltéssűrűség?
Helyes válasz: C) A C csúcspontban
Indoklás: Csúcshatás: a hegyes, kiálló részeken (csúcsoknál) a legnagyobb a térerősség és a töltéssűrűség.
Fv. 130.
35. Két kondenzátor Q–U grafikonja. Melyiknek nagyobb a kapacitása?
Helyes válasz: A) Az "A" jelűé.
Indoklás: C=QU. Meredekebb egyenes → nagyobb C.
47. A töltött kondenzátor elektromos terében egy fémtárgy van.
Merre mozdulnak el az elektronok?
Helyes válasz: A) Balra
Indoklás: Az elektronok a pozitív töltés felé mozdulnak, mert az elektron negatív töltésű, ezért az elektromos tér irányával ellentétes irányba mozog.48. Hogyan változik síkkondenzátor kapacitása, ha a lemezek távolsága csökken?
Helyes válasz: A) Nő.
Indoklás: A síkkondenzátor kapacitása a lemezek távolságával fordítottan arányos. Ha a távolság kisebb lesz, a kondenzátor könnyebben tárol töltést, ezért a kapacitás nő.
57. Szabálytalan fémtest felületén nem egyenletes a töltés. Mi igaz a belső térre és a felületi erővonalakra?
Helyes válasz: C) Belsejében E=0, erővonalak merőlegesek a felületre.
Indoklás: Vezető belsejében nincs térerősség, a felületen a E⃗ mindig merőleges.
Fv. 130.