Is ábhar tábhachtach i bhfisic an 12ú grád é leictreachas statach. Pléann sé le feiniméin a bhaineann le muirir leictreacha i riocht sosa nó i ngluaiseacht. Tá sé riachtanach na coincheapa bunúsacha, dlí Coulomb, agus réimsí leictreacha a thuiscint chun fadhbanna éagsúla a bhaineann le leictreachas statach a réiteach. San alt seo, pléifimid roinnt samplaí de fhadhbanna leictreachais stataigh a thagann chun cinn go minic i scrúduithe an 12ú grád, mar aon lena réitigh.
Coincheapa Bunúsacha Leictreachais Stataigh
Is é an toradh a bhíonn ar leictreachas statach ná míchothromaíocht i muirir leictreacha ar dhromchla réada. Is féidir an muirear seo a aistriú ó réad amháin go réad eile trí phróisis ar nós frithchuimilte, seoltacht agus ionduchtú.
– Dlí Coulomb: Míníonn an dlí seo fórsa an tarraingthe nó an éartha idir dhá mhuirear leictreach pointe. Is é seo foirmle dhlí Coulomb:
\[
F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}}
\]
An mana:
– Is é \(F \) an fórsa idir na muirir (Newton).
– Is é \(k \) tairiseach Coulomb (\(8.99 \× 10^9 \, \text{Nm}^2/\text{C}^2 \)).
– Is iad \(q_1 \) agus \(q_2 \) méideanna na muirear (Coulombs).
– Is é \(r \) an fad idir an dá mhuirear (méadair).
– Réimse Leictreach: Is é réimse leictreach an spás timpeall ar mhuirear leictreach ina bhféadann muirir eile fórsa leictreach a bhraith. Is é an réimse leictreach \(E \) ag achar \(r \) ó mhuirear \(Q \) ná:
\[
E = k \frac{Q}{r^2}
\]
Ceisteanna Samplacha agus Plé
Ceist Shamplach 1: Fórsa Coulomb
Ceist:
Tá dhá mhuirear leictreacha de (2 × 10⁻⁶, C) agus (-3 × 10⁻⁶, C) suite 0,1 méadar óna chéile. Ríomh fórsa Coulomb idir an dá mhuirear.
Réiteach:
Úsáid foirmle dhlí Coulomb:
\[
F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}}
\]
Cuir na luachanna aitheanta ina n-ionad:
\[
F = 8.99 × 10^9, Nm²/C² × \frac{(2 × 10^{-6}, C)(3 × 10^{-6}, C)}{(0,1, m)^2}}
\]
\[
F = 8.99 × 10^9 × 6 × 10^{-12}/0,01
\]
\[
F = 8.99 × 10^9 × 6 × 10^{-10}
\]
\[
F = 53,94 × 10⁻¹, N
\]
\[
F = 5,394 \, \text{N}
\]
Mar sin, is é 5,394 N fórsa Coulomb idir an dá mhuirear.
Ceist Shamplach 2: Réimse Leictreach de réir Muirear Pointe
Ceist:
Ríomh an réimse leictreach ag achar 0,05 méadar ó mhuirear de (4 × 10⁻⁶, C).
Réiteach:
Úsáid foirmle an réimse leictrigh:
\[
E = k \frac{Q}{r^2}
\]
Cuir na luachanna aitheanta ina n-ionad:
\[
E = 8.99 × 10^9, Nm² / C² × 4 × 10^{-6}, C}{(0,05, m)²
\]
\[
E = 8.99 × 10^9 × 4 × 10^{-6}/0,0025
\]
\[
E = 8.99 × 10^9 × 1,6 × 10^{-3}
\]
\[
E = 14,384 × 10⁶ N/C
\]
\[
E = 1,4384 × 10⁶ N/C
\]
Mar sin, is é an réimse leictreach ag achar 0,05 méadar ón muirear ná 1,4384 × 10⁻⁶, N/C).
Ceist Shamplach 3: Poitéinseal Leictreach
Ceist:
Cuirtear muirear de 5 × 10⁻⁶, C) ag pointe áirithe. Ríomh an poitéinseal leictreach ag achar 0,2 méadar ón muirear.
Réiteach:
Úsáid an fhoirmle poitéinsil leictrigh:
\[
V = k \frac{Q}{r}
\]
Cuir na luachanna aitheanta ina n-ionad:
\[
V = 8.99 × 10^9, Nm²/C² × 5 × 10^{-6}, C/0,2, m
\]
\[
V = 8.99 × 10^9 × 25 × 10^{-6}
\]
\[
V = 224,75 × 103, V
\]
\[
V = 2,2475 × 103, V
\]
Mar sin, is é an poitéinseal leictreach ag achar 0,2 méadar ón muirear ná 2,2475 × 10⁻⁶, V).
Ceist Shamplach 4: Fuinneamh Poitéinsiúil Leictreach
Ceist:
Tá dhá mhuirear de \(3 \× 10^{-6} \, \text{C} \) agus \(-2 \× 10^{-6} \, \text{C} \) ag achar 0,1 méadar óna chéile. Ríomh fuinneamh poitéinsiúil leictreach an chórais.
Réiteach:
Úsáid an fhoirmle fuinnimh phoitéinsil leictrigh:
\[
U = k \frac{q_1 q_2}{r}
\]
Cuir na luachanna aitheanta ina n-ionad:
\[
U = 8.99 × 10^9, Nm²/C² × (3 × 10^6, C)(-2 × 10^6, C)/0,1, m
\]
\[
U = 8.99 × 10^9 × -6 × 10^12 × 0,1
\]
\[
U = -5,394 × 10⁻¹, J
\]
\[
U = -0,5394 \, \text{J}
\]
Mar sin, is é -0,5394 J fuinneamh poitéinsiúil leictreach an chórais.
Conclúid
Tá sé ríthábhachtach i bhfisic sa 12ú grád tuiscint a fháil ar leictreachas statach agus cur i bhfeidhm coincheapa bunúsacha ar nós dlí Coulomb, réimsí leictreacha, poitéinseal leictreach, agus fuinneamh poitéinsiúil leictreach. Trí na fadhbanna samplacha thuas a staidéar, táthar ag súil go bhfaighidh daltaí tuiscint níos fearr ar na coincheapa seo agus go mbeidh siad in ann iad a chur i bhfeidhm i gcásanna éagsúla. Cuidíonn na fadhbanna seo le daltaí ullmhú do scrúduithe agus dúshláin níos casta sa todhchaí freisin.
Neartóidh cleachtadh cineálacha éagsúla fadhbanna leictreachais stataigh do thuiscint choincheapúil agus feabhsóidh sé do scileanna réitithe fadhbanna fisice. Cinntigh i gcónaí go dtuigeann tú na bunghnéithe teoiriciúla sula n-oibríonn tú ar fhadhbanna, mar go gcuideoidh tuiscint mhaith leat iad a réiteach ar bhealach níos éifeachtaí agus níos cruinne.
