עמוד:19

19 פרק 1 הכח החשמלי וחוק קולון דוגמה מספר ( 6 ) בתרשים שלפניכם מתוארת מערכת שבה שני חלקיקים טעונים במטענים חיוביים שווים Q + המוחזקים אל משטח אופקי וחלק . ציר z מוגדר כך : ראשיתו נמצאת באמצע המרחק בין המטענים וכיוונו החיובי כלפי מעלה . מרחק כל חלקיק מראשית הצירים הוא R . מניחים על ציר z חלקיק קטן שמסתו m הטעון במטען שלילי q - ממרחק כלשהו מראשית הצירים . א . ציינו מהו הכיוון של הכוח החשמלי השקול על המטען q בכל הנקודות ששיעורן : ] 1 [ 0 < z > 0 [ 2 ] z , נמקו . ב . מהו הכוח השקול הפועל על החלקיק אם הוא מונח באמצע המרחק בין המטענים ( 0 = z ) ? מה משמעות התוצאה ? ג . מהו הכוח השקול הפועל על החלקיק אם הוא מונח בנקודה הרחוקה מאוד מאמצע המרחק בין המטענים z > > R ? מה משמעות התוצאה ? ד . לפניכם ארבעה גרפים ( 1 ) - ( 4 ) . איזה מבין ארבעת הגרפים יכול לתאר את הכוח החשמלי הפועל על החלקיק לאורך ציר z , כפונקציה של z ? נמקו . ה . ( * ) הראו כי כאשר z < < R החלקיק יבצע תנועה הרמונית פשוטה . פתרון דוגמה מספר ( 6 ) א . הכוח החשמלי הפועל על המטען השלילי q : ] 1 [ שני החלקיקים הטעונים שווים בגודל מטענם ובמרחקם מהנקודה, מכאן שעוצמת הכוח החשמלי שווה מצד כל מטען . מאחר שבציר האופקי רכיבי הכוח מתאפסים, הכוח השקול מכוון לכיוון ציר ה - z השלילי . ] 2 [ גם במקרה הזה רכיבי הכוח בציר האופקי מתאפסים, אך הכוח השקול מכוון לכיוון ציר ה - z החיובי . ב . כאשר 0 = z מתקבל : 0 = F , כלומר זוהי נקודת שיווי המשקל של המערכת . משמעות התוצאה היא שאם נניח חלקיק טעון באמצע המרחק בין המטענים, לא יפעל עליו כוח . - Z q < 0 RR 0 Q + Q + FZ Z FZ Z 12 FZ Z FZ Z 34 - - Z q < 0 RR q + q + αα αα

מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית


לצפייה מיטבית ורציפה בכותר