Lösningar till balndade uppgifter kap 5-7
G2.
Elementarladdningens storlek e kan hämtas från tabell.
Antalet elementarladdningar är
Q
0,15 10 6
st 9,36 1011 st
19
e 1,602 10
Svar: 9,4.1011 st
G5.
Då kulorna kommit i kontakt med varandra får de tillsammans laddningen (+12
– 28) µC = –16 µC.
Denna laddning är lika fördelad på de båda metallkulorna. När de skiljs åt har
således var och en av kulorna laddningen –8 µC.
Svar: –8 C
G10.
Coulombs lag:
Q Q
25 10 9 12,5 10 9
N
F k 1 2 9 10 9
0,025 2
r2
= 4,5·10–3 N
Svar: 4,5 mN
G15.
Det beror på elektrisk influens. Då man kammar håret blir både hårstråna och
kammen uppladdade (gnidningselektricitet). Om man sedan närmar kammen till
en liten papperslapp förskjuts elektronerna i den senare. Papperslappen får på
detta sätt en negativ och en positiv ände. Om kammen är positivt laddad
kommer papperslappens negativa ände att vara vänd mot kammen. Eftersom
olika laddningar attraherar varandra får vi en attraktion.
G27.
De negativa laddningarna på staven kommer att repellera negativa laddningar i
plattan så att en del av dessa tvingas ner i elektroskopet. Då minskar den
positiva överskottsladdningen där nere. Då minskar elektroskopets utslag.
Svar: Elektroskopets utslag minskar.
V4.
Coulombs lag:
F = k
Q Q
r2
Q2
F r2
k
Med insatta värden får vi Q 0,50
Svar: 0,37 C
Q r
F
k
5,0 10 3
9 10 9
C = 3,73 10 7 C
V10.
Av de båda figurerna framgår att kraftens storlek minskar till en fjärdedel av sitt
värde. Enligt Coulombs lag
F = k
Q1 Q 2
r2
är kraften F omvänt proportionell mot avståndet r i kvadrat. Det
innebär att avståndet r mellan laddningarna har blivit dubbelt så stort.
B skall således placeras som i figuren nedan.
F
G3.
A
B
Fältet är riktat från plus till minus. Tangenten till en fältlinje visar fältriktningen
i en punkt. I figuren har vi markerat fältriktningen i punkterna A, B och C med
pilar.
C
B
A
G7.
Vid jämvikt gäller att den elektriska kraften F är lika stor som mg och motsatt
riktad. Eftersom laddningen är negativ måste den övre plattan vara positivt
laddad. Fältet är riktat från den positiva plattan till den negativa plattan enligt
figuren nedan.
+++++++++++++++
F
-
mg
---------------------
G5.
Ersättningsresistansen R för två parallellkopplade motstånd R1 och R2 beräknas
med formeln:
1 1 1
R R1 R 2
R1 = 50 och R2 = 100 ger
1 1 1 1 3 R 100 = 33,3
R 50 100
R 100
3
Svar: 33
G6.
Sambandet mellan spänning U, ström I och resistans R ges av Ohms lag: U = R·I
0,50
I U
A 2,5 A
R 0,20
Svar: 2,5 A
G15.
Resistorerna är parallellkopplade. Då får vi ersättningsresistansen R med hjälp
av formeln
1 1 1
R 24 60
R 17,1
Svar: 17
G16.
Kirchhoffs 1:a lag ger att amperemetern visar strömmen
I = (0,6 – 0,4) A = 0,2 A
Svar: 0,2 A
G29.
Effekten P = U·I = 220·50·10–3 W = 11 W
Svar: 11 W
G40.
a) Eftersom amperemetern har mycket liten resistans är spänningen över
amperemetern försumbar. Voltmetern visar spänningen över varje glödlampa
som i detta fall är lika stor som batteriets polspänning 1,5 V.
b) Amperemetern visar den ström som går genom instrumentet. Av uppgifterna i
kopplingsschemat framgår att batteriet avger strömmen 1,2 A. Av denna ström
går 0,30 A genom den övre glödlampan. Genom ampere-metern går således
strömmen (1,2 – 0,30) A = 0,90 A.
c) Batteriet avger effekten P = U·I = 1,5·1,2 W = 1,8 W.
Svar: a) 1,5 V b) 0,9 A c) 1,8 W
V30.
För batteriets polspänning U gäller
U = E – Ri·I, där E är batteriets ems och Ri inre resistansen. Insättning av de
givna värdena ger:
5,0 E Ri 2,0 (1)
3,5 E R 5,0 ( 2)
i
Ledvis subtraktion ger
5,0 – 3,5 = –Ri·2,0 + Ri·5,0
3·Ri = 1,5
Ri = 0,50
Insättning i ekvation (1) ger:
5,0 = E – 0,50·2,0
E = 6,0 V
Svar: a) 0,50 b) 6,0 V
