ಕೂಲಂಬ್ ಕಾನೂನು - ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಹಾರಗಳು

1. ಎರಡು ಪಾಯಿಂಟ್ ಶುಲ್ಕಗಳು, Q_A = +8 μC ಮತ್ತು Q_B = -5 μC, r = 10 ಸೆಂ.ಮೀ ಅಂತರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಇದರ ಪ್ರಮಾಣ ಎಷ್ಟು? ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲಸ್ಥಿರಾಂಕ k = 8.988 x 10⁹ Nm²C^-2 = 9 X 10⁹ Nm²C^-2.

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಶುಲ್ಕ ಎ (ಕ್ಯೂ_A) = +8 μC = +8 x 10^-6 C

ಚಾರ್ಜ್ ಬಿ (ಕ್ಯೂ_B) = -5 μC = -5 x 10^-6 C

ಕೆ = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

ನಮ್ಮ ದೂರ ಚಾರ್ಜ್ A ಮತ್ತು B ನಡುವೆ (r_AB) = 10 ಸೆಂ.ಮೀ = 0.1 ಮೀ

ವಾಂಟೆಡ್ : ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ

ಪರಿಹಾರ:

ಸೂತ್ರ ಕೂಲಂಬ್ ಕಾನೂನು :

ವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ:

2. ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಎರಡು ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಕಣಗಳು. Q_P = +10 μC ಮತ್ತು Q_q = +20 μC r = 10 ಸೆಂ.ಮೀ ಅಂತರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಎಷ್ಟು?

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಚಾರ್ಜ್ ಪಿ (ಕ್ಯೂ_P) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

ಚಾರ್ಜ್ Q (Q_Q) = +20 μC = +20 x 10^-6 C

ಕೆ = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

ಶುಲ್ಕಗಳು P ಮತ್ತು Q ನಡುವಿನ ಅಂತರ (r_PQ) = 12 ಸೆಂ.ಮೀ = 0.12 ಮೀ = 12 x 10^-2 m

ಬೇಕಾಗಿದ್ದಾರೆ : Tವಿದ್ಯುತ್ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ

ಪರಿಹಾರ:

3. ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಮೂರು ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಕಣಗಳನ್ನು ಒಂದು ಸಾಲಿನಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಾರ್ಜ್ A = -5 μC, ಚಾರ್ಜ್ B = +10 μC ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ C = -12 μC. ಇತರ ಎರಡು ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳಿಂದಾಗಿ ಕಣ B ಮೇಲೆ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಚಾರ್ಜ್ ಎ (ಕ್ಯೂ_A) = -5 μC = -5 x 10^-6 C

ಚಾರ್ಜ್ ಬಿ (ಕ್ಯೂ_B) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

ಚಾರ್ಜ್ ಸಿ (ಕ್ಯೂ_C) = -12 μC = -12 x 10^-6 C

ಕೆ = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

ಕಣಗಳು A ಮತ್ತು B (r) ನಡುವಿನ ಅಂತರ_AB) = 6 ಸೆಂ.ಮೀ = 0.06 ಮೀ = 6 x 10^-2 m

ಕಣಗಳು B ಮತ್ತು C (r) ನಡುವಿನ ಅಂತರ_BC) = 4 ಸೆಂ.ಮೀ = 0.04 ಮೀ = 4 x 10^-2 m

ಬೇಕಾಗಿದ್ದಾರೆ : ಕಣ B ಮೇಲೆ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕು

ಪರಿಹಾರ:

ಕಣ B ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಬಲವು F ಬಲದ ವೆಕ್ಟರ್ ಮೊತ್ತವಾಗಿದೆ._BA ಕಣ A ಮತ್ತು ಬಲ F ನಿಂದ ಕಣ B ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ._BC ಕಣ C ಯಿಂದ ಕಣ B ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಬಲ F_BA ಕಣ A ಯಿಂದ ಕಣ B ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ:

 

ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ದಿಕ್ಕು ಕಣ A ಗೆ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಎಡಕ್ಕೆ ಬಿಂದು).

ಬಲ F_BC ಕಣ A ಯಿಂದ ಕಣ B ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ:

 

ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ದಿಕ್ಕು ಕಣ C ಗೆ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಬಲಕ್ಕೆ ಬಿಂದು).

ಕಣ B ಮೇಲೆ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲ :

F_B = ಎಫ್_AB - ಎಫ್_BC = 675 N – 125 N = 550 ನ್ಯೂಟನ್‌ಗಳು.

ಕಣ B ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ದಿಕ್ಕು ಕಣ C ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (ಬಲಕ್ಕೆ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ).

4. +ಪ್ರಶ್ನೆ₁ = 10 μC, +Q₂ = 50 μC ಮತ್ತು Q₃ ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಬೇರ್ಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕಣ 2 ರ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿದ್ದರೆ, ಕಣ 3 ರ ಮೇಲಿನ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಚಾರ್ಜ್ ಎಷ್ಟು?

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಶುಲ್ಕ 1 (q₁) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

ಶುಲ್ಕ 2 (q₂) = +50 μC = +50 x 10^-6 C

1 ಮತ್ತು 2 ವಿದ್ಯುದಾವೇಶಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ (r₁₂) = 2 ಸೆಂ.ಮೀ = 0.02 ಮೀ = 2 x 10^-2 m

ಚಾರ್ಜ್ 2 ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜ್ 3 ರ ನಡುವಿನ ಅಂತರ (r₂₃) = 6 ಸೆಂ.ಮೀ = 0.06 ಮೀ = 6 x 10^-2 m

ಕಣ 2 (F) ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲ₂) = 0

ವಾಂಟೆಡ್ : ಚಾರ್ಜ್ 3 (q₃)

ಪರಿಹಾರ:

ಕಣ 2 ರ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಬಲವು ವೆಕ್ಟರ್ ಬಲದ ಮೊತ್ತ F₂₁ ಕಣ 1 ಮತ್ತು ಬಲ F ನಿಂದ ಕಣ 2 ರ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ.₂₃ ಕಣ 3 ರಿಂದ ಕಣ 2 ರ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಬಲ F₂₁ ಕಣ 1 ರಿಂದ ಕಣ 2 ರ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ:

ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ದಿಕ್ಕು ಕಣ 3 (ಬಿಂದುದಿಂದ ಬಲಕ್ಕೆ) ಕಡೆಗೆ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಬಲ F₂₃ ಕಣ 3 ರಿಂದ ಕಣ 2 ರ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲಾಗಿದೆ: 

ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲದ ದಿಕ್ಕು ಕಣ 1 (ಬಿಂದು ಎಡಕ್ಕೆ) ಕಡೆಗೆ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಕಣ 2 ರ ಮೇಲಿನ ನಿವ್ವಳ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ತಿನ ಬಲ = 0 :