Test na Elektrické pole a Coulombov zákon

Otázka 1: Pri výpočte elektrickej sily medzi dvoma bodovými nábojmi Q₁ = +2 µC a Q₂ = -3 µC, ktoré sú od seba vzdialené 15 cm, je výsledná veľkosť sily 2,5 N.

A. Áno

B. Nie

Vysvetlenie: Podľa príkladu výpočtu elektrickej sily v študijných materiáloch je pre dané hodnoty nábojov Q₁ = +2 µC, Q₂ = -3 µC a vzdialenosť r = 15 cm, vypočítaná veľkosť elektrickej sily 2,4 N. Vzorec je F = k · (Q₁ · Q₂) / r², kde Q₁ a Q₂ sú absolútne hodnoty nábojov (2·10⁻⁶ C a 3·10⁻⁶ C) a r je 0,15 m. Výsledok F = (9 · 10⁹) · (2 · 10⁻⁶ · 3 · 10⁻⁶) / (0,15)² = 2,4 N. Tvrdenie, že výsledná sila je 2,5 N, je teda nesprávne.

Otázka 2: Je výsledná intenzita elektrického poľa v danom bode, spôsobená viacerými nábojmi, určená ich algebraickým súčtom?

A. Áno

B. Nie

Vysvetlenie: Princíp superpozície hovorí, že výsledné elektrické pole v danom bode je vektorovým súčtom elektrických polí, ktoré by v tomto bode vytváral každý náboj samostatne. Nejedná sa o algebraický súčet.

Otázka 3: Ktoré z nasledujúcich tvrdení najlepšie vystihuje prínos interaktívnej simulácie elektrického poľa podľa študijných materiálov?

A. Umožňuje presné výpočty intenzity elektrického poľa a potenciálu v reálnom čase.

B. Poskytuje vizuálne znázornenie abstraktných konceptov a okamžité pozorovanie zmien siločiar a ekvipotenciálnych plôch pri zmene usporiadania nábojov.

C. Slúži na experimentálne overenie Coulombovho zákona meraním síl medzi nábojmi.

D. Primárne objasňuje vektorovú povahu elektrickej sily a jej rozklad na zložky.

Vysvetlenie: Študijné materiály uvádzajú, že interaktívna simulácia elektrického poľa umožňuje vizualizovať abstraktné koncepty a okamžite pozorovať, ako sa menia siločiary a ekvipotenciálne plochy v priestore, keď sa rozmiestňujú elektrické náboje. Tým pomáha pochopiť, prečo sa pole správa určitým spôsobom. Ostatné možnosti nie sú v texte spojené s prínosom simulácií.

Otázka 4: Ktoré tvrdenie správne definuje intenzitu elektrického poľa E v danom bode?

A. Je to elektrická sila, ktorá pôsobí na jednotkový kladný skúšobný náboj umiestnený v danom bode.

B. Je to skalárna veličina charakterizujúca potenciálnu energiu jednotkového kladného náboja.

C. Je to súčin elektrickej sily a veľkosti skúšobného náboja.

D. Jej smer je zhodný so smerom sily, ktorá by pôsobila na záporný skúšobný náboj.

Vysvetlenie: Podľa študijných materiálov je intenzita elektrického poľa E definovaná ako elektrická sila F, ktorá pôsobí na jednotkový kladný skúšobný náboj Q₀ umiestnený v danom bode. Je to vektorová veličina a jej smer je zhodný so smerom sily, ktorá by pôsobila na kladný skúšobný náboj, nie záporný. Možnosť 1 je priamou definíciou uvedenou v texte. Možnosť 2 popisuje elektrický potenciál, nie intenzitu. Možnosť 3 je nesprávna operácia (je to podiel, nie súčin). Možnosť 4 má nesprávne znamienko náboja.

Otázka 5: Simulácia elektrického poľa umožňuje sledovať, ako sa výsledné pole mení pri pridávaní ďalších nábojov, pričom automaticky sčíta vektorovo príspevky od všetkých nábojov a zobrazí výsledné siločiary a ekvipotenciály.

A. Áno

B. Nie

Vysvetlenie: Študijné materiály uvádzajú: 'Pridávaním ďalších nábojov môžete sledovať, ako sa výsledné pole mení. Simulácia automaticky sčíta vektorovo príspevky od všetkých nábojov a zobrazí výsledné siločiary a ekvipotenciály.' Toto potvrdzuje, že simulácia vie vizualizovať zmenu poľa pri superpozícii.