Дві однакові металеві кульки, розташовані на деякій відстані одна від одної, взаємодіють із силою 0,25 Н. Визначте відстань між кульками, якщо заряд однієї зних дорівнює +1 мкКл, а іншої –4 мкКл. Обчисліть, якою буде сила електростатичної взаємодії кульок після того, як вони торкнуться одна одної й знову розійдуться на таку саму відстань.
ПОВНА ВІДПОВІДЬ
Люди довольно часто сталкиваются с электрохимическими элементами в повседневной жизни: от одноразовых батареек АА в пультах дистанционного управления ТВ до литий-ионных батарей в смартфонах. Существует два типа таких ячеек: гальванические и электролитические. Первые получают свою энергию от самопроизвольных окислительно-восстановительных реакций (ОВР), в то время как вторые требуют внешний источник электронов, например, блока питания переменного тока. Оба элемента состоят из анода (А) и катода (К), изготавливаемых из разнородных металлов и электролитов.В любом электрохимическом процессе электроны переходят из одного вещества в другое, что обусловлено ОВР. Восстановитель представляет собой вещество, которое теряет электроны и в процессе окисляется. Связанная энергия определяется разностью потенциалов между валентными электронами в атомах различных элементов.
Принцип работы
Гальванический элемент — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электрическую, используя электрохимию, а в быту называется батареей.
В такой ячейке есть контейнер, в котором содержится раствор концентрированного сульфата меди (CuSO4), а внутри раствора вставлен медный стержень — катод. Внутри контейнера находится пористый сосуд, заполненный концентрированной серной кислота (H2SO4), в нее вставлен цинковый стержень — анод. Таким образом, когда провод соединяет медный и цинковый стержни, по нему начинает протекать электрический ток.
Дополнительная информация. Реакции окисления и восстановления разделяются на части, называемые полуреакциями. Внешняя цепь используется для проведения потока электронов между электродами гальванического элемента. Электроды изготавливают из любых проводящих материалов, таких как металлы, полупроводники, графит и даже полимеры.
ИСТОЧНИК ТОКОВ
Существует два типа электрохимических элементов: гальванические и электролитические. Гальваническая клетка использует энергию, выделяемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции для выработки электроэнергии.
Электролитическая ячейка потребляет энергию от внешнего источника, используя ее, чтобы вызвать непредвиденную окислительно-восстановительную реакцию.
Два типа ячеек
Гальванический элемент, история создания которого официально началась в 18 веке, дал старт развития науки электротехники. Во время проведения экспериментов с электричеством в 1749 году Бенджамин Франклин впервые ввел термин «батарея» для описания связанных конденсаторов. Однако его устройство не стала первой ячейкой. Находки археологов «батареи Багдада» в 1936 году имеют возраст более 2000 лет, хотя точное назначение их до сих пор спорно.
Найдём среднее время:
t ср. = (t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6) / n = 34,26 + 34,31 + 34,31 + 34,15 + 34,38 + 34,41) / 6 = 34,3 с
Расчёты для абсолютной погрешности Δt:
Δt = | t - t ср. |
Δt1 = | t1 - t ср. | = | 34,26 - 34,3 | = 0,04
Δt2 = | t2 - t ср. | = | 34,31 - 34,3 | = 0,01
Δt3 = | t3 - t ср. | = | 34,31 - 34,3 | = 0,01
Δt4 = | t4 - t ср. | = | 34,15 - 34,3 | = 0,15
Δt5 = | t5 - t ср. | = | 34,38 - 34,3 | = 0,08
Δt6 = | t6 - t ср. | = | 34,41 - 34,3 | = 0,11
Определим среднюю абсолютную погрешность Δt cp.:
Δt cр. = (Δt1 + Δt2 + Δt3 + Δt4 + Δt5 + Δt6) / 6 = 0,07
Вычислим среднее ускорение свободного падения, выразив его из равенства периодов:
Т = t/N
T = 2pi*√(L/g ср.)
t ср./N = 2pi*√(L/g ср.)
g ср. = 4pi²*(L*N²)/t²cр. = 4*3,14²*(0,759*20²)/34,3² = 10,18 м/с²
Далее найдём среднюю относительную погрешность времени:
ε t ср. = (Δt cр. / t ср.) * 100% = (0,07 / 34,3) * 100% = 0,2
Вычислим относительную погрешность измерения длины маятника:
ε L = ΔL/L
абсолютная погрешность ΔL = ΔL изм. ленты + ΔL отсчёта = 0,001 + 0,0005 = 0,0015
ε L = ΔL/L = 0,0015 / 0,759 = 0,002
Теперь вычислим относительную погрешность измерения g:
ε g = ε L + 2*ε pi + 2*ε t ср.
ε pi - это погрешность округления Пи (= | (3,14 - 3,14159)/3,14 | *100% = 0,051%), ею можно пренебречь, т.к. в расчётах использовалось округлённое значение 3,14, тогда:
ε g = ε L + 2*ε t ср. = 0,002 + 0,2 = 0,202
Определим абсолютную погрешность Δg:
Δg = ε g * g cp. = 0,202 * 10,18 = 2,06
g cp. - Δg ≤ g ≤ g cp. + Δg
10,18 - 2,06 ≤ 9,8 ≤ 10,18 + 2,06
8,12 ≤ 9,8 ≤ 12,24
Известное значение ускорения свободного падения входит в интервал, значит всё ок. Измерения сделали нормальные.)
Вот как-то так.