Flashcards: Camp elèctric

Totes les targetes del tema

Per fer-hi una ullada ràpida o repassar-les en paper.

1. 1. Què diu la llei de Coulomb?

   Dues càrregues en repòs es fan una força $F = k\dfrac{q_1 q_2}{r^2}$, amb $r$ la distància entre elles, en metres.

2. 2. Quant val la constant de Coulomb $k$?

   $k = 9\cdot 10^{9}\ \mathrm{N\,m^2\,C^{-2}}$. És enorme comparada amb $G$: per això la força elèctrica és molt més intensa que la gravitatòria.

3. 3. Quan s'atrauen i quan es repel·leixen dues càrregues?

   Del mateix signe (dues positives o dues negatives) es repel·leixen; de signe contrari s'atrauen.

4. 4. Com calcules la força de Coulomb sense equivocar-te amb els signes?

   Primer el mòdul, amb els valors absoluts de les càrregues; després el sentit, a part, mirant si són del mateix signe (repulsió) o de signe contrari (atracció).

5. 5. En què s'assembla i en què es diferencia la força elèctrica de la gravitatòria?

   Tenen la mateixa forma: proporcionals al producte de les fonts i inverses al quadrat de la distància. Però la gravetat sempre atrau, i l'elèctrica pot atraure o repel·lir.

6. 6. Què és la intensitat del camp elèctric?

   La força per unitat de càrrega: $E = F/q = kQ/r^2$, amb $Q$ la càrrega que crea el camp. És un vector i es mesura en $\mathrm{N/C}$.

7. 7. Quin sentit tenen les línies del camp elèctric?

   Surten de les càrregues positives i entren a les negatives.

8. 8. Com es troba el camp o el potencial creat per diverses càrregues?

   Pel principi de superposició: se sumen els de cada càrrega. Els camps, com a vectors; els potencials, com a nombres amb el seu signe.

9. 9. Fórmula del potencial elèctric creat per una càrrega puntual?

   $V = kQ/r$, en volts. És positiu si $Q$ és positiva i negatiu si $Q$ és negativa.

10. 10. Fórmula de l'energia potencial elèctrica de dues càrregues i quin signe té?

    $E_p = kQq/r$. És positiva si les càrregues són del mateix signe i negativa si són de signe contrari; val zero a l'infinit.

11. 11. Error típic: confondre el camp $E$ amb el potencial $V$. Què els distingeix?

    $E$ és un vector (força per càrrega, en $\mathrm{N/C}$) i va amb $1/r^2$; $V$ és un escalar (energia per càrrega, en volts) i va amb $1/r$.

12. 12. Quina comprovació ràpida pots fer entre $E$ i $V$ d'una càrrega puntual?

    $|V|/E = r$. Si en dividir-los no et surt la distància, t'has equivocat en un dels dos.

13. 13. Quin treball fa el camp elèctric quan una càrrega $q$ va del punt A al punt B?

    $W = q(V_A - V_B)$, on $V_A - V_B$ és la diferència de potencial o tensió. No depèn del camí, només dels punts inicial i final.

14. 14. Com són les superfícies equipotencials respecte de les línies de camp?

    Perpendiculars a les línies de camp, i el camp apunta cap als potencials que disminueixen. Moure una càrrega sobre una equipotencial no costa treball.

15. 15. Quina força fa un camp elèctric $E$ sobre una càrrega $q$?

    $F = qE$. Si la càrrega és positiva, va en el sentit del camp; si és negativa, en sentit contrari.

16. 16. Per què un electró s'accelera cap al pol positiu?

    Perquè té càrrega negativa: la força $F = qE$ va en sentit contrari al camp, que va del pol positiu al negatiu.

17. 17. Error típic: confondre la força del camp amb l'acceleració. Com es passa d'una a l'altra?

    $F = qE$ dona la força; l'acceleració, per la segona llei de Newton, és $a = F/m = qE/m$. Són magnituds diferents, amb unitats diferents.

18. 18. Què passa amb una càrrega que parteix del repòs i és accelerada per una diferència de potencial $V$?

    Tot el treball elèctric es converteix en energia cinètica: $qV = \tfrac{1}{2} m v^2$, d'on $v = \sqrt{2qV/m}$.

19. 19. Com és el camp elèctric entre dues plaques paral·leles carregades?

    Uniforme: el mateix a tots els punts. Si les plaques són a una distància $d$ amb una diferència de potencial $\Delta V$, val $E = \Delta V/d$.

20. 20. Quina trajectòria fa una càrrega que entra de costat entre dues plaques carregades?

    Parabòlica, com un projectil: moviment uniforme en la direcció d'entrada i accelerat en la direcció del camp.

21. 21. Per què es menysprea el pes d'un electró dins d'un camp elèctric?

    Perquè l'acceleració elèctrica és enormement més gran que $g$, de l'ordre de $10^{14}$ vegades. El pes no hi compta.

22. 22. Error típic amb les unitats a la llei de Coulomb o al camp. Quin és?

    Deixar les distàncies en centímetres. Totes les fórmules són al SI: $10\ \mathrm{cm}$ s'ha d'escriure $0{,}1\ \mathrm{m}$ abans de substituir.