स्थिर विद्युत बल – समस्याएं और समाधान

स्थिर विद्युत बल – समस्याएं और समाधान

1. यदि स्थिर विद्युत बल 144 N है, तो दोनों आवेशों के बीच की दूरी क्या है ? (1 μC = 10⁻⁶ C और k = 9.10⁹ Nm²C⁻² )

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 1

ज्ञात :

विद्युत बल (F 12 ) = 144 N

आवेश 1 (q 1 ) = 10 μC = 10 x 10 -6 C

आवेश 2 (q 2 ) = 4 μC = 4 x 10 -6 C

स्थिरांक (k) = 9 x 10⁹ Nm² .C⁻²

C = कूलम्ब, N = न्यूटन, m = मीटर

ज्ञात करना है: दोनों आवेशों के बीच की दूरी (r)

समाधान:

कूलम्ब के नियम का समीकरण :

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 2

F = स्थैतिक विद्युत बल, k = कूलम्ब स्थिरांक, q = विद्युत आवेश, r = दोनों आवेशों के बीच की दूरी

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 3

दोनों आवेशों के बीच की दूरी (r) = 5 x 10 -2 मीटर = 5 x 10 -2 x 10 2 सेमी = 5 सेमी।

2. दो आवेश r दूरी पर अलग-अलग रखे हैं । यदि स्थिर विद्युत बल 3.6 N है, तो दोनों आवेशों के बीच की दूरी क्या है ( 1 μC = 10⁻⁶ C और k = 9.10⁹ Nm²C⁻² )?

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 4

ज्ञात :

विद्युत बल (F 12 ) = 3.6 N

आवेश 1 (q 1 ) = 9 μC = 9 x 10 -6 C

आवेश 2 (q 2 ) = 4 μC = 4 x 10 -6 C

कूलम्ब का स्थिरांक (k) = 9 x 10⁹ Nm² · C⁻²

C = कूलम्ब, N = न्यूटन, m = मीटर

ज्ञात करना है: दोनों आवेशों के बीच की दूरी (r)

समाधान:

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 5

दोनों आवेशों के बीच की दूरी (r) = 0.3 मीटर = 0.3 x 100 सेमी = 30 सेमी।

3. नीचे दिए गए चित्र में दर्शाए गए अनुसार तीन बिंदु आवेश हैं । बिंदु A पर स्थिर विद्युत बल का परिमाण क्या है (k = 9.10⁹ Nm²C⁻² ; μ = 10⁻⁶ )?

ज्ञात :

प्रभार ए (qA) = -2 μC = -2 x 10-6 Cस्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 6

आवेश B (q B ) = 8 μC = 8 x 10⁻⁶ C

आवेश C (q C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10⁻⁶ C

कूलम्ब का स्थिरांक ( k) = 9 x 10⁹ Nm² · C⁻²

आवेश A और B के बीच की दूरी (r AB ) = 4 cm = 4 x 10⁻² m

आवेश A और C के बीच की दूरी (r AC ) = 3 cm = 3 x 10⁻² m

C = कूलम्ब, N = न्यूटन, m = मीटर

बिंदु A पर स्थिर विद्युत बल ज्ञात करना है।

समाधान:

कूलम्ब के नियम का समीकरण:

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F = स्थैतिक विद्युत बल , k = कूलम्ब स्थिरांक , q = विद्युत आवेश , r = दोनों आवेशों के बीच की दूरी

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 8

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 9

बिंदु A पर स्थिर विद्युत बल:

स्थिर विद्युत बल - समस्याएं और समाधान 10

4. नीचे दिए गए चित्र में दर्शाए गए अनुसार तीन-बिंदु आवेश हैं । आवेश B द्वारा अनुभव किए गए कूलम्ब बल का परिमाण क्या है (k = 9.10⁹ Nm⁻² .C⁻² ; 1 μC = 10⁻⁶ C )?

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ज्ञात :

q A = 10 µC = 10 x 10⁻⁶ C = 10⁻⁵ कूलम्ब

q B = 10 µC = 10 x 10 -6 = 10 -5 कूलम्ब

q C = 20 µC = 20 x 10⁻⁶ = 2 x 10⁻⁵ कूलम्ब

r AB = 0.1 मीटर = 10 -1 मीटर

r BC = 0.1 मीटर = 10 -1 मीटर

k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2

वांछित: आवेश B द्वारा अनुभव किया जाने वाला कूलम्ब बल

समाधान:

आवेश B पर दो कूलम्ब बल कार्य करते हैं: आवेश A और B के बीच कूलम्ब बल (F AB ) और आवेश B और C के बीच कूलम्ब बल (F BC )। आवेश B द्वारा अनुभव किया जाने वाला कूलम्ब बल F AB और F BC का कुल योग है ।

आवेश A और B के बीच कूलम्ब बल:

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आवेश A धनात्मक है और आवेश B भी धनात्मक है, जिससे F AB आवेश C की ओर इंगित करता है।

आवेश B और C के बीच कूलम्ब बल:

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आवेश B धनात्मक है और आवेश C धनात्मक है, जिससे FBC आवेश A की ओर इंगित करता है।

आवेश B द्वारा अनुभव किया जाने वाला कूलम्ब बल:

F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 N

आवेश B (F B ) पर लगने वाला कूलम्ब बल 90 न्यूटन है। F B की दिशा, F BC की दिशा के समान है और आवेश A की ओर इंगित करती है।

5. आवेश B पर कूलम्ब बल का परिमाण और दिशा ज्ञात कीजिए ( k = 9 x 10⁹ Nm² C⁻² , 1 μC = 10⁻⁶ C ) ।

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ज्ञात :

आवेश A (q A ) = +Q

आवेश B (q B ) = -2Q

आवेश C (q C ) = -Q

आवेश A और B के बीच की दूरी (r AB ) = r

आवेश B और C के बीच की दूरी (r BC ) = 2r

k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2

आवेश B पर लगने वाले कूलम्ब बल का परिमाण और दिशा ज्ञात कीजिए।

समाधान:

आवेश A और B के बीच कूलम्ब बल:

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आवेश A धनात्मक है और आवेश B ऋणात्मक है, जिससे F AB की दिशा आवेश A की ओर इंगित करती है।

आवेश B और आवेश C के बीच लगने वाला कूलम्ब बल:

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आवेश B ऋणात्मक है और आवेश C भी ऋणात्मक है, जिससे FBC की दिशा आवेश A की ओर इंगित करती है।

आवेश B पर लगने वाला कुल बल:

एफ = एफAB + एफBC = 2 किलोक्यू2/r2 + 0.5 k Q2/r2 = 2.5 किलोक्यू2/r2 = 2.5 किलोक्यू2 r-2

बल की दिशा आवेश A की ओर या बाईं ओर इंगित करती है।