Fórsa leictreach – fadhbanna agus réitigh

Fórsa leictreach – fadhbanna agus réitigh

1. Trí mhuirear mar a thaispeántar sa fhigiúr thíos . Cad é an ^fórsa leictreach a bhíonn ag muirear B. k = 9 x 10⁶ ^Nm² C⁻² ^, 1 μC = ^10⁻⁶ C.

Ar a dtugtar:

q_A = 10 µC = 10 x 10^-6 C=10^-5 Coulomb

q _B = 10 µC = 10 x ^10-6 = ^10-5 Coulomb

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

r _AB = 0.1 m = 10 ^-1 m

r _BC = 0.1 m = 10 ^-1 m

k = 9 x 10 ^ ⁹ Nm² ^{C −2}

Ag Teastáil: Fórsa leictreach a bhíonn á fhulaingt ag muirear B

Réiteach:

Tá dhá fhórsa leictreacha ag gníomhú ar mhuirear B, is é sin an fórsa leictreach idir muirear A agus muirear B (FAB ₎ agus an fórsa leictreach idir muirir B agus C (FBC ₎ . Is é an fórsa leictreach a bhíonn ag muirear _B toradh an fhórsa FAB agus an _fhórsa FBC.

An fórsa leictreach idir muirir A agus B:

Tá muirear A dearfach agus tá muirear B dearfach ionas go bhfuil treo F _AB ag pointeáil i dtreo muirear C.

An fórsa leictreach idir na muirir B agus C:

Tá muirear B dearfach agus tá muirear C dearfach ionas go bhfuil F _BC ag pointeáil i dtreo muirear A.

An fórsa leictreach a bhíonn ag muirear B:

FB ₌ FBC – _FAB = 180 – 90 = 90 _N.

Is é 90 Niútan méid an fhórsa leictrigh a bhíonn á fhulaingt ag an muirear B ₍ F₂B ₎ . _Tá treo F₂ mar an gcéanna le treo F₂BC , ag pointeáil i dtreo an mhuirir A.

^2. Cad é méid agus treo an fhórsa leictrigh ag muirear B? ( k = 9 x 10⁶ ^Nm² C⁻² ^, 1 μC = 10⁶ ^C )

Ar a dtugtar:

Muirear A (qA ₎ = +Q

Muirear B (qB ₎ = -2Q

Muirear C (q _C ) = -Q

An fad idir na muirir A agus B (r _AB ) = r

An fad idir na muirir B agus C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ^ ⁹ Nm² ^{C −2}

Ag teastáil: Méid agus treo an fhórsa leictrigh ag muirear B.

Réiteach:

An fórsa leictreach idir muirir A agus B:

Tá muirear A dearfach agus tá muirear B dearfach ionas go bhfuil treo F _AB ag pointeáil i dtreo muirear A.

An fórsa leictreach idir muirear B agus muirear C:

Tá muirear B diúltach agus tá muirear C diúltach ionas go bhfuil treo F _BC ag pointeáil i dtreo muirear A.

Gníomhaíonn an fórsa glan ar mhuirear B:

F = F _AB + F _BC = 2 k Q ² /r ² + 0.5 k Q ² /r ² = 2.5 k Q ² /r ² = 2.5 k Q ² r ^-2

Tá treo an fhórsa leictrigh ag pointeáil i dtreo an mhuirir A (ar chlé).

3. Dhá mhuirear leictreacha, a thaispeántar sa fhigiúr thíos. Is é 8 µC an muirear ag pointe A agus is é 45 N an fórsa leictreach a ghníomhaíonn ar an dá mhuirear. Má bhogann muirear A ar dheis 1 cm, cad é an fórsa tarraingteach a ghníomhaíonn ar an dá mhuirear? k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2.

Ar a dtugtar:

Muirear leictreach ag pointe A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb

Gníomhaíonn fórsa leictreach ar an dá mhuirear (F) = 45 Niútan

An fad idir an dá mhuirear (r _AB ) = 4 cm = 0.04 méadar = 4 x ^10⁻² méadar

Tairiseach (k) = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^} 2.C ^-2

Ag teastáil: An fórsa leictreach idir an dá mhuirear má bhogann muirear A 1 cm ar dheis.

Réiteach:

Muirear leictreach ag pointe B :

Cothromóid an fhórsa leictrigh:

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F r ² = k(q _A )(q _B )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Muirear leictreach ag pointe B :

q _B = (45)(4 x 10⁻² ⁾ ² ^/ (9 x ^10⁻¹ )(2 x ^10⁻¹ )

q _B = (45)(16 x ^10-4 ) / 72 x ^10-3

qB ₌ (720 x ^10⁻⁴ ) / (72 x ^10³ )

q _B = 10 x ^10-7 Coulomb

An fórsa leictreach idir na muirir leictreacha A agus B:

Má bhogann an muirear ag A ar dheis 1 cm, is é an fad idir an dá mhuirear ná 3 cm = 0.03 méadar = 3 x 10⁻⁹ ^méadar.

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁻⁶ ⁾ (8 x ^10⁻⁶ )(10 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻² ) ^²

F = (9 x 103 ⁾ (80 x ^10-13 ) / (9 x ^10-4 )

F = (1 x 103 ⁾ (80 x ^10-13 ) / (1 x ^10-4 )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 80 Niútón

4. Tá dhá mhuirear leictreacha ag pointí P agus Q scartha ag achar 10 cm, agus bíonn fórsa tarraingteach 8 Newton orthu. Má bhogann an muirear Q 5 cm go dtí an muirear P, cad é an fórsa leictreach ansin? (1 µC = 10⁻⁶ C ^agus k = 9 x ^10⁻⁶ Nm².C⁻² ^).

Ar a dtugtar:

An fad idir na muirir P agus Q (r_PQ) = 10 cm = 0.1 m = 1 x 10^-1 m

An fórsa leictreach idir na muirir P agus Q (F) = 8 N

Muirear leictreach Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

Tairiseach (k) = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^} 2.C ^-2

Ag teastáil: An fórsa leictreach idir luchtanna P agus Q má bhogtar lucht Q 5 cm chun lucht P a mhuirearú.

Réiteach:

Ar dtús, ríomh an muirear leictreach P, agus ansin ríomh an fórsa leictreach idir an dá mhuirear, má bhogtar an muirear leictreach Q 5 cm chun an muirear P a mhuirearú.

An muirear leictreach P :

qP = F r² ^/ k _{( qQ} )

q _P = (8)(1 x ^10⁻⁴ ) ^² / (9 x ^10⁻⁴ )(40 x ^10⁻⁴ )

qP ₌ (8)(1 x ^10-2 ) / 360 x ^10-3

qP ₌ (8 x ^10⁻² ) / (36 x ^10⁻¹ )

qP ₌ (1 x 10-2 ⁾ / (4.5 x ^10-4 )

q _P = (1 / 4.5) x ^10-6 Coulomb

An fórsa leictreach idir na muirir leictreacha P agus Q:

Má bhogtar an lucht ag pointe Q 5 cm ar chlé, is é an fad idir an dá mhuirear ná 5 cm = 0.05 méadar = 5 x ^10-2 méadar

F = k(qP ₎ (qQ ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁻⁶ ⁾ ((1 / 4.5) x ^10⁻⁶ )(40 x ^10⁻⁶ ) / (5 x ^10⁻² ) ^²

F = (2 x 103 ⁾ (40 x ^10-6 ) / (25 x ^10-4 )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (25 x ^10⁻⁴ )

F = 3.2 x 10 ¹

F = 32 Niútón

5. Is é 8 N (1 µC = 10⁻⁶ ^C agus k = 9.10⁻⁶ ^{Nm² .C⁻² )} an ^fórsa leictreach a bhraitheann an lucht qB. Má bhog an lucht qB 4 _{cm ó} A, cad é an fórsa leictreach a bhraitheann _qB?

Ar a dtugtar:

An fad idir na muirir A agus B (r_AB) = 2 cm = 0.02 m = 2 x 10^-2 m

An fórsa leictreach idir muirir A agus B (F) = 8 N

An muirear leictreach A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ C

Tairiseach (k) = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^} 2.C ^-2

Ag teastáil: An fórsa leictreach idir luchtanna A agus B má tá an fad idir an dá mhuirear 4 cm.

Réiteach:

Ar dtús, ríomh an muirear leictreach B, agus ansin ríomh an fórsa leictreach idir an dá mhuirear, más é 4 cm = 0.04 méadar = 4 x 10-2 ^méadar an fad idir an dá mhuirear.

An muirear leictreach ag B :

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

q _B = (8)(2 x 10⁻² ⁾ ² ^/ (9 x ^10⁻¹ )(2 x ^10⁻¹ )

q _B = (8)(4 x ^10-4 ) / (18 x ^10-3 )

qB ₌ (32 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB = ₍ 32/18) x ^10-7

qB = (16/9) x ^10-7 Coulomb

An fórsa leictreach idir muirir A agus B:

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁻⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (4 x ^10⁻² ) ^²

F = (18 x 103 ⁾ ((16/9) x ^10-7 ) / (16 x ^10-4 )

F = (2 x 103 ⁾ (16 x ^10-7 ) / (16 x ^10-4 )

F = (2 x 103 ⁾ (1 x ^10-7 ) / (1 x ^10-4 )

F = (2 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 2 Niútón

6. Trí mhuirear A, B agus C mar a thaispeántar sa fhigiúr thíos. AB = BC = 20 cm agus tá na muirir mar a chéile (q = 2µC). k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 , 1 µ = 10 ^-6 . Cad é méid an fhórsa leictrigh atá ag gníomhú ar phointe B?

Ar a dtugtar:

Muirear ag pointe A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Muirear ag pointe B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Muirear ag pointe C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

An fad ó B go C (r _BC ) = 20 cm = 0.2 méadar = 2 x ^10⁻⁹ méadar

An fad ó B go A (rBA ₎ = 20 cm = 0.2 méadar = 2 x ^10⁻⁹ méadar

k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

Ag teastáil: Gníomhaíonn méid an fhórsa leictrigh ar phointe B

Réiteach:

An fórsa leictreach idir na muirir ag pointí B agus C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻⁶ ⁾ (4 x ^10⁻⁷ ) / (9 x ^10⁻⁶ )

F _BC = (36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

F _BC = 9 x ^10-1

F _BC = 0.9 Niútón

Tá na muirir leictreacha ag pointí B agus C dearfach ionas go bhfuil treo an fhórsa leictrigh FBC _ar chlé amach ó phointe C.

An fórsa leictreach idir na muirir ag pointí B agus A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _qA ) _{/ rBA2}

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBA ₌ 9 x ^10-1

FBA = _0.9 Niútán

Tá na muirir leictreacha ag pointí B agus A dearfach ionas go bhfuil treo an fhórsa leictrigh FBA _ag dul anuas, ar shiúl ó phointe A.

Toradh na bhfórsaí leictreacha:

7. Trí mhuirear Q1 _, Q2 _, agus Q3 _mar a thaispeántar sa fhigiúr thíos. Fad AB = fad BC = 30 cm. Ar a dtugtar: k = 9.109 ^Nm2.C - 2 ^agus 1 µ = 10-6 ^ansin toradh an fhórsa leictrigh ag an ^muirear _Q1.

Ar a dtugtar:

Muirear ag pointe A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb 

Muirear ag pointe B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10-6 Coulomb

Muirear ag pointe C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10⁻⁶ Coulomb

An fad ó B go C (r _BC ) = 30 cm = 0.3 méadar = 3 x ^10⁻⁹ méadar

An fad ó B go C (r _BA ) = 30 cm = 0.3 méadar = 3 x 10⁻⁴ ^méadar s

k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

Ag Teastáil: Toradh an fhórsa leictrigh ag pointe B

Réiteach:

An fórsa leictreach idir na muirir ag pointí B agus C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(4 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻⁶ ⁾ (40 x ^10⁻⁷ ) / (9 x ^10⁻⁶ )

F _BC = (360 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

F _BC = 40 x ^10-1

F _BC = 4 Niútón

Tá an muirear leictreach ag pointe B diúltach agus tá an muirear leictreach ag pointe C dearfach, ionas go bhfuil treo an fhórsa leictrigh FBC _ar dheis, go dtí pointe C.

An fórsa leictreach idir na muirir ag pointí B agus A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _qA ) _{/ rBA2}

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(3 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (30 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 270 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBA ₌ 30 x ^10-1

FBA = ₃ Niútán

Tá an lucht leictreach ag pointe B diúltach agus tá an lucht leictreach ag pointe A dearfach, ionas go bhfuil treo an fhórsa leictrigh FBA _suas go dtí pointe A.

Toradh an fhórsa leictrigh:

1. Cad é an fórsa leictreach? FreagairIs fórsa bunúsach é fórsa leictreach a tharlaíonn idir rudaí mar gheall ar a muirir leictreacha. Is féidir leis a bheith tarraingteach (idir muirir urchomhaireacha) nó díorthach (idir muirir chomhchosúla).
2. Conas a chinntear méid an fhórsa leictrigh idir dhá mhuirear pointe? FreagairTugtar méid an fhórsa leictrigh idir dhá mhuirear pointe le dlí Coulomb. Tá sé i gcomhréir dhíreach le toradh mhéideanna na muirear agus i gcomhréir inbhéartach le cearnóg an achair eatarthu. F=kx q₁​x q₂​/ r², I gcás ina $k$ is tairiseach Coulomb é.
3. Cad a tharlaíonn don fhórsa leictreach má dhúblaítear an fad idir dhá mhuirear? FreagairMá dhúblaítear an fad idir dhá mhuirear, bíonn an fórsa leictreach an ceathrú cuid dá luach bunaidh, mar go n-athraíonn an fórsa go hinbhéartach le cearnóg an achair.
4. Cén chaoi a ndéantar comparáid idir an fórsa leictreach agus an fórsa imtharraingthe? FreagairIs féidir le fórsaí leictreacha a bheith tarraingteach agus díorthach araon, ach ní bhíonn fórsaí imtharraingthe ach tarraingteach. Ina theannta sin, i gcás rudaí agus achair choitianta, is gnách go mbíonn fórsaí leictreacha i bhfad níos láidre ná fórsaí imtharraingthe, ós rud é go bhfuil fórsaí imtharraingthe i bhfad níos laige i gcomparáid leis an bhfórsa leictreach.
5. Cad é prionsabal an fhorshuímh i ndáil le fórsaí leictreacha? FreagairDeir prionsabal an fhorshuímh gurb ionann an fórsa leictreach glan ar mhuirear mar gheall ar bhailiúchán muirear eile agus suim veicteora na bhfórsaí a fheidhmíonn gach muirear ar leithligh.
6. Cén fáth nach mbraitheann muid na fórsaí leictreacha i rudaí laethúla cé go bhfuil siad déanta as cáithníní luchtaithe? FreagairDe ghnáth bíonn rudaí laethúla neodrach ó thaobh leictreachais de, rud a chiallaíonn go bhfuil líon comhionann luchtanna dearfacha agus diúltacha acu. Cothromaíonn na fórsaí idir na luchtanna seo, mar sin is ionann an fórsa leictreach glan agus nialas.
7. Cén tionchar a bhíonn ag talamhú ar an bhfórsa leictreach ar réad luchtaithe? FreagairTrí réad luchtaithe a thalú, sreabhann muirear idir an réad agus an Domhan go dtí go neodraítear an réad, rud a chuireann deireadh go héifeachtach leis an nglanfhórsa leictreach ar an réad mar gheall ar a mhuirear tosaigh.
8. An féidir le fórsa leictreach gníomhú i bhfolús? FreagairSea, is féidir le fórsa leictreach gníomhú i bhfolús. Ní theastaíonn meán uaidh le go scaipfear é. Is léir é seo ón gcaoi a bhféadfadh réimsí leictreacha a bheith ann agus tionchar a imirt ar cháithníní luchtaithe sa spás.
9. Cén ról atá ag an tairiseach leictreach (nó tréscaoilteacht an spáis shaoir) maidir le neart an fhórsa leictrigh a chinneadh? FreagairBíonn tionchar ag an tairiseach leictreach, ar a dtugtar tréscaoilteacht an spáis shaoir freisin, ar neart an fhórsa leictrigh idir luchtanna. Chiallódh tréscaoilteacht níos airde fórsaí leictreacha níos laige, agus a mhalairt. Tairiseach Coulomb, $k$, a bhaineann leis an luach seo mar k= 1 /4πε₀​​.

10. Má tá dhá mhuirear ag bogadh i gcoibhneas lena chéile, an athraíonn an fórsa eatarthu? Freagra : Má tá dhá mhuirear ag bogadh i gcoibhneas lena chéile, is féidir leo réimsí maighnéadacha a tháirgeadh chomh maith le réimsí leictreacha. Ciallaíonn sé seo nach mbeidh an t-idirghníomhú idir muirir ghluaiseacha mar gheall ar fhórsaí leictreacha amháin ach mar gheall ar fhórsaí maighnéadacha freisin. Déantar cur síos ar an idirghníomhú comhcheangailte leis an bhfórsa leictreamaighnéadach. Mar sin, cé nach n-athraíonn an fórsa leictreach mar gheall ar na muirir díreach toisc go bhfuil siad ag bogadh, d'fhéadfadh an fórsa foriomlán athrú mar gheall ar na héifeachtaí maighnéadacha.