ຕົວຢ່າງຂອງຄຳຖາມສົນທະນາກ່ຽວກັບສະໜາມໄຟຟ້າ

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມ ແລະ ການສົນທະນາກ່ຽວກັບສະໜາມໄຟຟ້າ

ສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານໃນຟີຊິກສາດທີ່ອະທິບາຍຜົນກະທົບຂອງວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າຕໍ່ພື້ນທີ່ອ້ອມຂ້າງ. ສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນແຮງທີ່ອອກລິດຢູ່ທຸກຈຸດໃນອະວະກາດໂດຍການມີປະຈຸໄຟຟ້ານັ້ນ. ເພື່ອເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດນີ້ໃຫ້ເລິກເຊິ່ງກວ່ານີ້, ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວຕ້ອງມີການຝຶກຝົນຢ່າງເຂັ້ມງວດ. ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງບັນຫາ ແລະ ການສົນທະນາລະອຽດກ່ຽວກັບສະໜາມໄຟຟ້າ.

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ການຄິດໄລ່ຂະໜາດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດໃດໜຶ່ງ

ຄຳຖາມ:
ປະຈຸໄຟຟ້າສອງຈຸດ \( q_1 = +4 \mu C \) ແລະ \( q_2 = -8 \mu C \) ຖືກວາງໄວ້ທີ່ພິກັດ (0, 0) ແລະ (0, 2) ແມັດ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດ A ເຊິ່ງຢູ່ທີ່ (0, 1) ແມັດ.

ເປບບາຮາຊານ:

1. ກຳນົດໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຈຸດ A ແລະ ສອງປະຈຸໄຟຟ້າ:

- ໄລຍະຫ່າງຈາກ \( q_1 \) ຫາຈຸດ A ແມ່ນ 1 ແມັດ.
- ໄລຍະຫ່າງຈາກ \( q_2 \) ຫາຈຸດ A ແມ່ນ 1 ແມັດ.

2. ຄິດໄລ່ສະໜາມໄຟຟ້າຍ້ອນແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດ A:

ສະໜາມໄຟຟ້າຍ້ອນຈຸດປະຈຸໄຟຟ້າ \(q\) ທີ່ໄລຍະຫ່າງ \(r\) ແມ່ນ:
\[ E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} \]

ສຳລັບ \( q_1 \) ແລະ \( q_2 \):
\[ E_1 = \frac{9 \ຄູນ 10^9 \cdot 4 \ຄູນ 10^{-6}}{1^2} = 36 \ຄູນ 10^3 \, \text{N/C} \]
\[ E_2 = \frac{9 \ຄູນ 10^9 \cdot 8 \ຄູນ 10^{-6}}{1^2} = 72 \ຄູນ 10^3 \, \text{N/C} \]

3. ກຳນົດທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ:

ເນື່ອງຈາກ \( q_1 \) ເປັນປະຈຸໄຟຟ້າບວກ, ສະໜາມໄຟຟ້າຂອງມັນຊີ້ອອກຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ, ສະນັ້ນ \( E_1 \) ຈຶ່ງຢູ່ໃນທິດທາງ y ບວກ (ຂຶ້ນເທິງ).

ເນື່ອງຈາກ \( q_2 \) ເປັນປະຈຸລົບ, ສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງມຸ່ງໜ້າໄປຫາປະຈຸ, ສະນັ້ນ \( E_2 \) ຈຶ່ງຢູ່ໃນທິດທາງ y ລົບ (ລົງ).

4. ຄິດໄລ່ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ໄດ້ຮັບ:

ເນື່ອງຈາກ \( E_1 \) ແລະ \( E_2 \) ຢູ່ໃນເສັ້ນຊື່ດຽວກັນ, ພວກເຮົາສາມາດຫັກອອກສະໜາມໄຟຟ້າໄດ້:
\[ E_{\text{total}} = E_2 – E_1 \]
\[ E_{\text{total}} = 72 \ຄູນ 10^3 – 36 \ຄູນ 10^3 \]
\[ E_{\text{ທັງໝົດ}} = 36 \ຄູນ 10^3 \, \text{N/C} \]

ທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນຫັນໄປທາງແກນ y ລົບ (ລົງ).

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ການຄິດໄລ່ທ່າແຮງໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດໃດໜຶ່ງ

ຄຳຖາມ:
ປະຈຸໄຟຟ້າສອງຈຸດ \( q_1 = +2 \mu C \) ແລະ \( q_2 = +3 \mu C \) ຖືກວາງໄວ້ທີ່ພິກັດ (0, 0) ແລະ (4, 0) ແມັດ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ທ່າແຮງໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດ B ເຊິ່ງຢູ່ທີ່ (2, 0) ແມັດ.

ເປບບາຮາຊານ:

1. ກຳນົດໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຈຸດ B ແລະ ສອງປະຈຸໄຟຟ້າ:

- ໄລຍະຫ່າງຈາກ \( q_1 \) ຫາຈຸດ B ແມ່ນ 2 ແມັດ.
- ໄລຍະຫ່າງຈາກ \( q_2 \) ຫາຈຸດ B ແມ່ນ 2 ແມັດ.

2. ຄິດໄລ່ທ່າແຮງໄຟຟ້າຍ້ອນແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດ B:

ທ່າແຮງໄຟຟ້າຍ້ອນຈຸດປະຈຸໄຟຟ້າ \(q\) ທີ່ໄລຍະຫ່າງ \(r\) ແມ່ນ:
\[ V = \frac{k \cdot q}{r} \]

ສຳລັບ \( q_1 \) ແລະ \( q_2 \):
\[ V_1 = \frac{9 \ຄູນ 10^9 \cdot 2 \ຄູນ 10^{-6}}{2} = 9 \ຄູນ 10^3 \, \text{V} \]
\[ V_2 = \frac{9 \ຄູນ 10^9 \cdot 3 \ຄູນ 10^{-6}}{2} = 13.5 \ຄູນ 10^3 \, \text{V} \]

3. ຄິດໄລ່ທ່າແຮງໄຟຟ້າທັງໝົດຢູ່ຈຸດ B:

ທ່າແຮງໄຟຟ້າແມ່ນປະລິມານສະເກລາ, ສະນັ້ນທ່າແຮງທັງໝົດແມ່ນຜົນບວກພຶດຊະຄະນິດຂອງທ່າແຮງເຫຼົ່ານີ້:
\[ V_{\text{ທັງໝົດ}} = V_1 + V_2 \]
\[ V_{\text{total}} = 9 \ຄູນ 10^3 + 13.5 \ຄູນ 10^3 \]
\[ V_{\text{ທັງໝົດ}} = 22.5 \ຄູນ 10^3 \, \text{V} \]

ຕົວຢ່າງທີ 3: ສະໜາມໄຟຟ້າໃນວັດສະດຸໄດອີເລັກຕຣິກ

ຄຳຖາມ:
ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າ \( q = 5 \mu C \) ຖືກວາງໄວ້ທີ່ຈຸດໃຈກາງຂອງຊົງກົມກົ່ງທີ່ມີລັດສະໝີ 3 ແມັດ ເຊິ່ງເຕັມໄປດ້ວຍໄດອີເລັກຕຣິກທີ່ມີຄ່າຄົງທີ່ໄດອີເລັກຕຣິກ \( \kappa = 2 \). ໃຫ້ຄິດໄລ່ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ໄລຍະຫ່າງ 2 ແມັດຈາກຈຸດໃຈກາງຂອງຊົງກົມ.

ເປບບາຮາຊານ:

1. ສູດສຳລັບສະໜາມໄຟຟ້າໃນວັດສະດຸໄຟຟ້າ:

ສະໜາມໄຟຟ້າ \(E\) ຢູ່ໄລຍະທາງ \(r\) ໃນວັດສະດຸໄດອີເລັກຕຣິກແມ່ນ:
\[ E = \frac{q}{4 \pi \epsilon_0 \kappa r^2} \]

ບ່ອນທີ່ \( \epsilon_0 = 8.85 \ຄູນ 10^{-12} \) F/m.

2. ໃສ່ຄ່າທີ່ກຳນົດໃຫ້:
\[ E = \frac{5 \ຄູນ 10^{-6}}{4 \pi \cdot 8.85 \ຄູນ 10^{-12} \cdot 2 \cdot (2)^2} \]
\[ E = \frac{5 \ຄູນ 10^{-6}}{4 \pi \cdot 8.85 \ຄູນ 10^{-12} \cdot 8} \]
\[ E = \frac{5 \ຄູນ 10^{-6}}{8 \cdot 3.54 \ຄູນ 10^{-10}} \]
\[ E = \frac{5 \ຄູນ 10^{-6}}{28.32 \ຄູນ 10^{-10}} \]
\[ E = 1.77 \ຄູນ 10^4 \, \text{N/C} \]

ສະຫຼຸບ

ຜ່ານຕົວຢ່າງຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າໄດ້ຢ່າງຈະແຈ້ງຂຶ້ນ. ນີ້ລວມທັງຂະໜາດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຢູ່ຈຸດໜຶ່ງເນື່ອງຈາກມີປະຈຸໄຟຟ້າຫຼາຍຄັ້ງ, ການຄິດໄລ່ທ່າແຮງໄຟຟ້າ, ແລະສະໜາມໄຟຟ້າໃນວັດສະດຸໄດອີເລັກຕຣິກ. ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ໜັກແໜ້ນກ່ຽວກັບແນວຄວາມຄິດນີ້ແມ່ນສຳຄັນຫຼາຍເພາະວ່າປະກົດການທາງກາຍະພາບຫຼາຍຢ່າງສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍສະໜາມໄຟຟ້າ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄໝ. ສືບຕໍ່ຝຶກຝົນກັບບັນຫາຕ່າງໆທີ່ຫຼາກຫຼາຍເພື່ອເປັນແມ່ບົດໃນແນວຄວາມຄິດນີ້ໃຫ້ເລິກເຊິ່ງກວ່າເກົ່າ.