Trydan statig – problemau ac atebion

Trydan statig – problemau ac atebion

Grym trydanol

1. Pwynt A mewn maes trydanol . Maint y maes trydanol ym mhwynt A = 0.5 NC ^-1 . Os rhoddir gwefr 0.25-C ym mhwynt A, yna beth yw'r grym trydanol a roddir ar y gwefr.

Adnabyddus:

Maes trydanol ym mhwynt A = 0.5 NC ^-1

Gwefr drydanol ym mhwynt A = 0.25 C

Eisiau: Grym trydanol

Datrysiad:

F = q E

F = (0.25 C)(0.5 NC ^-1 )

F = 0.125N

2. Mae dau wefr 5 C a 4 C wedi'u gwahanu gan bellter o 3 metr. Os yw'r cysonyn Coulomb yn 9 × 10 ⁹ Nm ² C ^–2 , beth yw maint y grym trydanol a brofir gan ddau wefr?

Adnabyddus:

Gwefr 1 (q² ₎ = 5 C

Gwefr 2 (q² ₎ = 4 C

Pellter rhwng gwefr 1 a gwefr 2 (r) = 3 metr

Cysonyn Coulomb (k) = 9 × ^10⁶ Nm² ^{C –2}

Eisiau: Maint y grym trydanol (F)

Datrysiad:

3. Mae gwefr drydanol +q1 ₌ 10 μC; +q2 ₌ 20 μC; a q3 _wedi'u gwahanu, fel y dangosir yn y ffigur isod. Y grym trydanol a roddir ar wefr q2 ₌ 0, yna beth yw gwefr _q3.

Adnabyddus:

Gwefr 1 (q² ₎ = 10 μC = 10 x ^10⁻⁶ C

Gwefr 2 (q² ₎ = 20 μC = 20 x ^10⁻⁶ C

Eisiau: Beth yw gwefr q ₃

Datrysiad:

Mae dau rym yn gweithredu ar + _q2.

Y grym cyntaf yw'r grym gwrthyrrol rhwng gwefr +q1 _a gwefr +q2 _sef F12 _, tua'r dde.

Os yw'r grym trydanol net yn gweithredu ar q2 ₌ 0 yna rhaid i q3 _fod yn negatif.

Yr ail rym yw'r grym deniadol rhwng gwefr +q² _a -q³ _sef F²3 _, tua'r chwith.

Mae'r ddau rym hyn yn gweithredu ar q2 _, mae ganddynt yr un maint ond i'r cyfeiriad gyferbyn.

Mae grym net yn gweithredu ar +q² ₌ 0.

4. Mae tri gwefr q1 _, q, a q2 _mewn llinell. Os yw q = 5.0 μC a d = 30 cm, yna beth yw maint a chyfeiriad y grym trydanol sy'n gweithredu ar y gwefr q.

Adnabyddus:

Gwefr 1 (q² ₎ = 30 μC = 30 x ^10⁻⁶ C

Gwefr 2 (q² ₎ = 60 μC = 60 x ^10⁻⁶ C

Gwefr 3 (q) = 5 μC = 5 x ^10-6 C

Pellter rhwng q1 _a q = d

Pellter rhwng q2 _a q = 2d

d = 30 cm = 0.3 metr

d² = (0.3) ^{² =} 0.09

Cysonyn Coulomb (k) = 9 x 10⁶ ^N m² ^C - ²

Eisiau: Mae maint a chyfeiriad y grym trydanol yn gweithredu ar y gwefr drydanol

Datrysiad:

Mae dau rym yn gweithredu ar q sydd F1 _tua'r dde (mae q a q1 _yn bositif felly mae F1 _i ffwrdd o q a q1 ₎ ac F2 _tua'r chwith (mae q a q2 _yn bositif felly mae F2 _i ffwrdd o q a _q2 ). Yn gyntaf cyfrifwyd _F1 ac _F2.

Y grym net yw 7.5 Newton. Cyfeiriad y grym net = cyfeiriad F₁, pwynt i'r dde i wefru q₂.

Maes trydan

5. Mae gwefr bwynt q yn y pwynt P yn y maes trydanol a gynhyrchir gan y gwefr (+) fel ei bod yn profi grym o 0.05 N i gyfeiriad y gwefr. Os yw maint y maes trydanol yn y pwynt P yn 2 x 10⁻² ^NC⁻¹ , yna beth yw maint a math y gwefr sy'n achosi'r maes trydanol^?

Adnabyddus:

Grym trydanol (F) = 0.05 N

Maes trydanol (E) = 2 x 10 ^–2 NC ^–1 = 0.02 NC ^–1

Eisiau: Maint a math y gwefr drydanol

Datrysiad:

Cyfrifir y gwefr drydanol gan ddefnyddio fformiwla sy'n mynegi'r berthynas rhwng grym trydanol (F), y maes trydanol (E) a'r gwefr drydanol (q):

F = q E

q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC ^–1 = 2.5 Coulomb

Mae'r gwefr q yn profi grym trydanol i gyfeiriad y gwefr (+) sy'n cynhyrchu maes trydanol, felly mae'r gwefr q yn negatif.

6. Mae gwefrau A a B wedi'u gwahanu gan bellter o 4 metr. Mae pwynt C rhwng y ddwy wefr, 1 metr o bwynt A. Os yw Q _A = –300 μC, Q _B = 600 μC. 1/4 π ε ₀ = 9 × 10 ⁹ N m ² C– 2, yna beth yw maint y maes trydanol ym mhwynt C a gynhyrchir gan y ddwy wefr.

Adnabyddus:

Pellter rhwng gwefrau A a B (r _AB ) = 4 metr

Pellter rhwng pwynt C a gwefr A (r _AC ) = 1 metr

Pellter rhwng pwynt C a gwefr B (r _BC ) = 3 metr

Gwefr A (qA ₎ = –300 μC = -300 x 10-6 ^C = -3 x ^10-4 Coulomb

Gwefr B (qB ₎ = 600 μC = 600 x ^10⁻⁶ C = 6 x ^10⁻⁶ Coulomb

Cysonyn (k) = 9 × ^10⁶ N ^m² C ^–2

Eisiau: Maes trydan ym mhwynt C

Datrysiad:

Maes trydan a gynhyrchir gan wefr A ym mhwynt C:

Mae gwefr A yn negatif fel bod cyfeiriad y maes trydan yn pwyntio at wefr A ac i ffwrdd o wefr B (i'r chwith).

Y maes trydan a gynhyrchir gan wefr B ym mhwynt C:

Mae gwefr B yn bositif fel bod cyfeiriad y maes trydan i ffwrdd o wefr B ac yn pwyntio at wefr A (i'r chwith).

Canlyniad y maes trydan ym mhwynt A:

E = E _A + E _B

E = (27 x 10⁻¹ ⁾ + (6 x ^10⁻¹ )

E = 33 x 10⁻⁶ ^N /C

Mae cyfeiriad y maes trydan yn pwyntio at wefr A ac i ffwrdd o wefr B (i'r chwith).

7. Mae llwch 1-mg yn arnofio yn yr awyr. Os yw gwefr y llwch yn 0.5 μC a'r cyflymiad oherwydd disgyrchiant yn 10 m/s2, pennwch faint y maes trydan sy'n cynnal y llwch.

Adnabyddus:

Màs y llwch (m) = 1 mg = 1 x ^10-6 kg

Gwefr llwch (q) = 0.5 μC = 0.5 x ^10-6 C

Cyflymiad oherwydd disgyrchiant (g) = 10 m/ ^s²

Eisiau: Maes trydan

Datrysiad:

w = mg

w = pwysau'r llwch, m = màs y llwch, g = cyflymiad oherwydd disgyrchiant

Mae grym disgyrchiant yn gweithredu ar lwch:

w = mg = (1 x 10-6 ^kg )(10 m/s² ⁾ = 10 x ^10-6 kg m/s² ⁼ 10 x ^10-6 Newton

Hafaliad y maes trydanol:

E = F/q

E = maes trydanol, F = grym trydanol, q = gwefr drydanol

Amnewidiwch F yn hafaliad y maes trydan gydag w yn hafaliad y pwysau:

E = F/q = w/q

E = (10 x 10-6 ^N ) / (0.5 x ^10-6 C)

E = 10 N / 0,5 C

E = 20 N/C

8. Mae dau wefr q1 ₌ 32 μC a q2 ₌ -214 μC wedi'u gwahanu gan bellter o x, fel y dangosir yn y ffigur isod. Dim maes trydanol ym mhwynt P wedi'i leoli 10 cm o q2 _. Dewch o hyd i x.

Adnabyddus:

Gwefr 1 (Q1 ₎ = 32 μC

Gwefr 2 (Q2 ₎ = -214 μC

Pellter pwynt P o q ₁ = x + 10 cm

Pellter pwynt P o q² ₌ 10 cm

Eisiau: x

Datrysiad:

E1 = maes trydanol a gynhyrchir gan wefr Q1 _{. Mae} cyfeiriad y maes trydanol i ffwrdd o Q1 _oherwydd bod Q1 _yn bositif. _E2 = maes trydanol a gynhyrchir gan Q2 _. Mae cyfeiriad y maes trydanol yn pwyntio at Q2 _oherwydd bod Q2 _yn negatif.

Dim grym net ym mhwynt p wedi'i leoli 10 cm o _Q2

Defnyddiwch y fformiwla cwadratig:

9. Mae pwynt gwefredig q yn y pwynt P yn y maes trydanol a gynhyrchir gan y gwefr (+), felly mae ganddo rym o 0.05 N. Os yw'r gwefr yn +5 × l0 ^–6 Coulomb, yna beth yw maint y maes trydanol yn y pwynt C.

Adnabyddus:

Grym trydanol (F) = 0.05 Newton

Gwefr drydanol (Q) = +5 × l0 ^–6 Coulomb = 0.000005

Eisiau: Maes trydanol ym mhwynt P

Datrysiad:

E = F / Q

E = 0.05 Newton / 0.000005 Coulomb

E = 5 Newton / 0.0005 Coulomb

E = 10,000 Newton/Coulomb

E = 10 ⁴ N/C

E = 10 ⁴ NC ^-1

1. Beth yw trydan statig? AtebMae trydan statig yn cyfeirio at gronni gwefr drydanol ar wyneb gwrthrychau. Fe'i gelwir yn "statig" oherwydd bod y gwefrau'n aros mewn un ardal yn hytrach na symud neu lifo fel mewn trydan cerrynt.
2. Sut mae trydan statig yn cael ei gynhyrchu? AtebYn aml, cynhyrchir trydan statig trwy'r broses o wefru triboelectrig, lle mae rhai deunyddiau'n cael eu gwefru pan fyddant yn dod i gysylltiad ffrithiannol â deunydd gwahanol. Gall rhwbio balŵn yn erbyn gwallt neu gerdded ar draws carped mewn esgidiau â gwadnau rwber arwain at gronni gwefrau statig.
3. Pam rydych chi weithiau'n cael sioc wrth gyffwrdd â dolen drws ar ôl cerdded ar garped? AtebGall cerdded ar garped, yn enwedig mewn amodau sych, achosi i wefrau statig gronni ar eich corff. Pan fyddwch chi'n cyffwrdd â dolen drws neu ddargludydd arall, gall y gwefrau ollwng yn gyflym, gan arwain at sioc statig.
4. Sut mae lleithder yn effeithio ar drydan statig? AtebMae lleithder yn tueddu i leihau cronni trydan statig. Gall y moleciwlau dŵr yn yr awyr helpu i wasgaru gwefrau trydanol. Ar ddiwrnodau sychach, mae tebygolrwydd uwch o brofi cronni statig a siociau.
5. Pam mae rhai deunyddiau'n fwy tueddol o ddatblygu gwefr statig nag eraill? AtebMae deunyddiau'n wahanol yn eu gallu i ddal neu drosglwyddo electronau. Mae rhai deunyddiau, fel rwber neu rai plastigau, yn tueddu i ennill neu golli electronau yn haws nag eraill, gan eu gwneud yn fwy tueddol o gronni gwefr statig.
6. Beth yw'r egwyddor y tu ôl i electrosgop? AtebMae electrosgop yn ddyfais a ddefnyddir i ganfod presenoldeb gwefr statig. Fel arfer mae'n cynnwys gwialen fetel sydd wedi'i chysylltu â dwy ddail denau o ffoil fetel. Pan ddaw gwrthrych â gwefr yn agos at y wialen, mae'r dail yn symud ar wahân oherwydd gwrthyrru gwefrau tebyg, gan ddangos presenoldeb trydan statig.
7. Sut mae seilio yn dileu gwefrau statig? AtebMae seilio yn darparu llwybr i wefr gormodol symud i'r Ddaear, sy'n gronfa enfawr o wefrau. Pan fydd gwrthrych â gwefr statig yn cael ei seilio, mae'r gwefrau ychwanegol yn cael eu niwtraleiddio, gan leihau neu ddileu'r statig sy'n cronni.
8. Pam y gallech chi weld gwreichion mewn silo grawn neu wrth ail-lenwi awyren â thanwydd, a pham mae hyn yn beryglus? AtebGall grawn sy'n symud neu'n rhwbio yn erbyn arwynebau gynhyrchu trydan statig, ac mae'r un peth yn wir am lif tanwydd. Os oes croniad o wefr statig, gall ei ollwng fel gwreichionen. Mewn amgylcheddau gyda nwyon, llwch neu hylifau fflamadwy (fel mewn silo grawn neu wrth ail-lenwi tanwydd awyrennau), gall y gwreichion hyn danio'r deunydd fflamadwy, gan arwain at ffrwydradau.
9. Sut mae chwistrellau neu gynhyrchion gwrthstatig yn gweithio? AtebMae chwistrellau a chynhyrchion gwrthstatig fel arfer yn cynnwys sylweddau sy'n gwneud arwynebau ychydig yn ddargludol. Drwy wneud hynny, maent yn atal cronni gwefrau statig neu'n helpu i wasgaru unrhyw wefrau sy'n cronni.

10. Beth yw'r gyfres driboelectrig? Ateb : Mae'r gyfres driboelectrig yn rhestr sy'n rhestru deunyddiau yn seiliedig ar eu tueddiad i ddod yn wefr bositif neu negatif wrth eu rhwbio yn erbyn deunydd arall. Mae deunyddiau ar frig y rhestr yn tueddu i ddod yn wefr bositif, tra bod y rhai ar y gwaelod yn tueddu i ddod yn wefr negatif.