Nowy dokument

Zasady oceniania

1 pkt - poprawna odpowiedź. 0 pkt - odpowiedź niepoprawna lub niepełna albo brak odpowiedzi.

Pełne rozwiązanie

B2

Zasady oceniania

2 pkt - poprawna odpowiedź i poprawne uzasadnienie. Uzasadnienie musi odwoływać się do: 1) rozkładu ładunków na obie strony przewodnika, 2) równowagi sił działających na kulkę od ładunków dodatnich i ujemnych, 3) zależności oddziaływania od odległości.

1 pkt - poprawna odpowiedź i brak lub niepełne uzasadnienie. 0 pkt - odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.

Przykładowe pełne rozwiązania

Ładunek całkowity klocka: dodatni.

Uzasadnienie:

Sposób 1.

Jeżeli kulka nie jest przyciągana ani odpychana przez metalowy klocek, to oznacza, że siła przyciągania od ładunków ujemnych zgromadzonych na powierzchni po prawej stronie klocka równoważy siłę odpychania od ładunków dodatnich, które występują po lewej stronie klocka. Ponieważ ładunki dodatnie w klocku są dalej od kulki niż ładunki ujemne, to musi być ich więcej od ujemnych, aby siła odpychania równoważyła siłę przyciągania.

Sposób 2. (eksperyment myślowy)

Załóżmy, że całkowity ładunek klocka jest równy 0. W takiej sytuacji dodatnio naładowana kulka zostanie przyciągnięta, ponieważ ładunki elektryczne ujemne zgromadzą się na powierzchni klocka od strony kulki.

Komentarz

W takiej sytuacji wypadkowa siła przyciągania działająca na kulkę od położonych bliżej ładunków ujemnych ma większą wartość od wypadkowej siły odpychania od położonych dalej ładunków dodatnich (o tej samej wartości co ujemnych). Zatem wypadkowa siła oddziaływania od wszystkich ładunków będzie przyciągająca.

Wyobraźmy sobie teraz, że klocek ładujemy dodatnio, powoli i w sposób ciągły. W takiej sytuacji wypadkowa siła przyciągająca kulkę maleje w sposób ciągły, ponieważ wzrasta wkład sił odpychania od ładunków dodatnich. Wartość siły przyciągającej maleje w sposób ciągły wraz ze wzrostem ładunku dodatniego i w pewnym momencie osiąga wartość 0.

Komentarz

Dalsze dodatnie ładowanie klocka poskutkuje powstaniem siły wypadkowej o odpychającym charakterze.

Zasady oceniania

3 pkt - poprawne narysowanie wektora $\vec{E}_{S}$ w punkcie $S$ oraz poprawne zapisanie wzoru na wartość wektora $\vec{E}_{S}$ (wyrażoną tylko za pomocą odpowiednich stałych oraz $a$ i $q$ ), wartość wektora musi być dodatnia.

2 pkt - poprawne narysowanie wektora $\vec{E}_{S}$ w punkcie $S$ : wektor musi leżeć na odcinku $S Q_{2}$ i mieć zwrot w stronę $Q_{2}$ (jak na rysunku w rozwiązaniu)

LUB

• zapisanie wzoru na współrzędną wektora $\vec{E}_{S}$ wzdłuż przekątnej, z dowolnie określonym znakiem, wyrażonej poprzez tylko odpowiednie stałe oraz $a$ i $q$, np. zapisy równoważne poniższym:

$E_{S}=\frac{2 k q}{a^{2}} \quad \text { albo } \quad E_{S}=-\frac{2 k q}{a^{2}}$

1 pkt - uwzględnienie (na rysunku lub we wzorze lub zapisanie słowami/równaniem) faktu, że wypadkowe natężenie $\vec{E}_{s}$ pola elektrycznego pochodzi tylko od ładunku $Q_{2}$, czyli:

• narysowanie wektora natężenia pola elektrycznego w punkcie $S$ o poprawnym kierunku i błędnym zwrocie LUB

• zapisanie wzoru na wartość wektora natężenia elektrycznego wyrażającą się tylko poprzez stałą elektryczną $k$, kwadrat połowy przekątnej i $Q_{2}$, np. zapisy równoważne poniższym:

$E_{s}=\frac{k Q_{2}}{\left(\frac{d}{2}\right)^{2}}$

LUB

• zapisanie słowne lub za pomocą równania, że natężenie wypadkowe w punkcie $S$ jest równe natężeniu pola elektrycznego pochodzącego tylko od ładunku $Q_{2}$, np. zapisy równoważne poniższym:

$\vec{E}_{s}=\vec{E}_{1 S}+\vec{E}_{2 S}+\vec{E}_{3 S}=\vec{E}_{2 S} \quad \operatorname{lub} \quad\left(\vec{E}_{s}=\vec{E}_{1 S}+\vec{E}_{2 S}+\vec{E}_{3 S} \text { oraz } \vec{E}_{1}=-\vec{E}_{3}\right)$

0 pkt - rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania.

Przykładowe pełne rozwiązanie

Natężenia pola elektrycznego w punkcie $S$ pochodzące od ładunków $Q_{1}$ i $Q_{3}$ zniosą się ( $\vec{E}_{1 S}+\vec{E}_{3 S}=0$ ), ponieważ wektory te mają przeciwne zwroty i te same wartości. Zatem natężenie wypadkowe w punkcie $S$ będzie natężeniem pochodzącym tylko od ładunku $Q_{2}$ :

$\vec{E}_{s}=\vec{E}_{1 S}+\vec{E}_{2 S}+\vec{E}_{3 S}=\vec{E}_{2 S}$

Zapiszemy wzór na wartość wektora natężenia pola elektrycznego w punkcie $S$ :

R45M2MZHFCV8D

$\begin{array}{lll} E_{S}=E_{2 S}=\frac{k\left|Q_{2}\right|}{\left(\frac{d}{2}\right)^{2}}\text { gdzie }\frac{d}{2}=\frac{a \sqrt{2}}{2} \quad \text { zatem }$ $E_{S}=E_{2 S}=\frac{k q}{\frac{a^{2}}{2}}\rightarrowE_{S}=\frac{2 k q}{a^{2}} \quad \text { lub } \quad E_{S}=\frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \cdot \frac{2 q}{a^{2}} \end{array}$