Ítarleg svör

18.1 Rafhleðslur: varðveisla og flutningur

Spurning 1. Ímyndaðu þér að hleðslustærð rafeindar væri örlítið frábrugðin hleðslustærð róteindar. Hvaða áhrif hefði það á líf á jörðinni og eðlisfræði almennt?

1. Margir stórsæir hlutir yrðu hlaðnir og við fyndum daglega fyrir gífurlegum rafkrafti.
2. Margir stórsæir hlutir yrðu hlaðnir og við fyndum daglega fyrir litlum rafkrafti.
3. Margir stórsæir hlutir yrðu hlaðnir, en það hefði ekki áhrif á líf á jörðinni eða eðlisfræði almennt.
4. Stórsæir hlutir yrðu áfram rafhlutlausir og það hefði ekki áhrif á líf á jörðinni eða eðlisfræði almennt.

Spurning 2. Satt eða ósatt: varðveisla hleðslu er sambærileg við að halda fjárhagsáætlun í jafnvægi.

1. Satt
2. Ósatt

Spurning 3. Satt eða ósatt: þótt viður sé einangrari getur elding ferðast í gegnum tré til jarðar.

1. Satt
2. Ósatt

Spurning 4. Satt eða ósatt: sérvitur uppfinningamaður reynir að svífa með því að setja fyrst mikla neikvæða hleðslu á sjálfan sig og síðan mikla jákvæða hleðslu á loft verkstæðisins. Þegar hann reynir að setja mikla neikvæða hleðslu á sjálfan sig fljúga fötin hans hins vegar af.

1. Satt
2. Ósatt

18.2 Lögmál Coulombs

Spurning 5. Rafstöðukraftar eru gífurlegir miðað við þyngdarkraft. Hvers vegna tekurðu ekki eftir rafstöðukröftum í daglegu lífi en tekur eftir þyngdarkrafti?

1. Vegna þess að til eru tvær tegundir hleðslu en aðeins ein tegund massa.
2. Vegna þess að aðeins ein tegund hleðslu er til en tvær tegundir massa.
3. Vegna þess að gagnstæðar hleðslur vega hver aðra upp en þyngdarkraftur gerir það ekki.
4. Vegna þess að gagnstæðar hleðslur vega ekki hver aðra upp en þyngdarkraftur gerir það.

Spurning 6. Lítil málmkúla með heildarhleðsluna 3,0 nC er látin snerta aðra litla málmkúlu sem er upphaflega rafhlutlaus. Kúlurnar eru síðan settar með 20 cm millibili. Hver er krafturinn milli þeirra?

1. 1,02 × 10⁻⁷ N
2. 2,55 × 10⁻⁷ N
3. 5,1 × 10⁻⁷ N
4. 20,4 × 10⁻⁷ N

18.3 Rafsvið

Spurning 7. Punkthleðslur eru í hverju horni fernings með hliðarlengdina 5,0 cm. Hleðslan efst til vinstri er q₁ = 8,0 nC, hleðslan efst til hægri er q₂ = 4,0 nC, hleðslan neðst til hægri er q₃ = 4,0 nC og hleðslan neðst til vinstri er q₄ = 8,0 nC. Hvert er rafsviðið í punktinum mitt á milli hleðslna q₂ og q₃?

1. (−2,1 × 10⁴ N/C)x̂
2. (2,3 × 10⁴ N/C)x̂
3. (4,1 × 10⁴ N/C)x̂
4. (4,6 × 10⁴ N/C)x̂

Spurning 8. Langur beinn vír ber jafndreifða jákvæða hleðslu. Teiknaðu rafsviðslínurnar í plani sem inniheldur vírinn, á stað langt frá endum vírsins. Ekki hafa áhyggjur af stærð hleðslunnar á vírnum.

1. Láttu vírinn liggja eftir x-ásnum og teiknaðu rafsviðslínur hornrétt á hann.
2. Láttu vírinn liggja eftir x-ásnum og teiknaðu rafsviðslínur samsíða honum.
3. Láttu vírinn liggja eftir y-ásnum og teiknaðu rafsviðslínur eftir honum.
4. Láttu vírinn liggja eftir z-ásnum og teiknaðu rafsviðslínur eftir honum.

18.4 Rafmætti

Spurning 9. Ferningslaga net hefur hleðsluna Q = 10 nC í hverju horni. Hliðar ferningsins eru 10 cm. Hversu mikla orku þarf til að færa hleðslu q = 1,0 nC mjög langt að frá í punktinn í miðju ferningsins?

1. 1,3 × 10⁻⁶ J
2. 2,5 × 10⁻⁶ J
3. 3,8 × 10⁻⁶ J
4. 5,1 × 10⁻⁶ J

Spurning 10. Hvernig tengjast spennumunur og rafsviðsstyrkur í föstu rafsviði?

1. Stærð rafsviðsstyrksins jafngildir spennumuninum deilt með fjarlægðinni.
2. Stærð rafsviðsstyrksins jafngildir margfeldi rafmættisins og fjarlægðarinnar.
3. Stærð rafsviðsstyrksins jafngildir mismuni rafmættis og fjarlægðar.
4. Stærð rafsviðsstyrksins jafngildir summu rafmættis og fjarlægðar.

18.5 Þéttar og rafsvörunarefni

Spurning 11. Loftfylltur 12 μF þéttir hefur 12 V spennu yfir sig. Ef yfirborðshleðslan á hvorri plötu þéttisins er σ = 7,2 mC/m², hver er aðdráttarkraftur annarrar plötunnar í átt að hinni?

1. 0,81 × 10⁵ N
2. 0,81 × 10⁶ N
3. 1,2 × 10⁵ N
4. 1,2 × 10⁶ N

Spurning 12. Útskýrðu hvers vegna rýmd ætti að vera í öfugu hlutfalli við bilið milli platna þéttis.

1. Rýmd er í beinu hlutfalli við rafsviðið, sem er í öfugu hlutfalli við fjarlægðina milli platna þéttisins.
2. Rýmd er í öfugu hlutfalli við rafsviðið, sem er í öfugu hlutfalli við fjarlægðina milli platna þéttisins.
3. Rýmd er í öfugu hlutfalli við rafsviðið, sem er í beinu hlutfalli við fjarlægðina milli platna þéttisins.
4. Rýmd er í beinu hlutfalli við rafsviðið, sem er í beinu hlutfalli við fjarlægðina milli platna þéttisins.