ສູດສຳລັບປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ແຮງໄຟຟ້າ

ຕົວຢ່າງຄຳຖາມ ແລະ ສູດສຳລັບປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ແຮງໄຟຟ້າ

ປະຈຸໄຟຟ້າ

1. ສອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄືກັນແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າມີມວນສານ m = 9√3 x 10^-4 kg ຖືກແຂວນຢູ່ຈຸດດຽວກັນໂດຍໃຊ້ເຊືອກທີ່ມີຄວາມຍາວ l = 1 ແມັດ. ຖ້າສອງປະຈຸໄຟຟ້າຖືກແຍກອອກຈາກກັນດ້ວຍໄລຍະຫ່າງ a = 1 ແມັດ, ແລ້ວຂະໜາດຂອງແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ….

ກ. 4 ໄມໂຄຣຄູລອມ
ຂ. 2 ໄມໂຄຣຄູລອມ
ຄ. 1 ໄມໂຄຣຄູລອມ
ງ. 0,5 ໄມໂຄຣຄູລອມ

ສົນທະນາ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ:
ສອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄືກັນໝາຍເຖິງສອງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ເຊິ່ງປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັນນັ້ນພັດກັນ.
ຄວາມຍາວຂອງເຊືອກ (l) = 1 ແມັດ
ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງປະຈຸໄຟຟ້າ (r) = 1 ແມັດ
ມວນສານຂອງປະຈຸ (ມ) = 9√3 x 10^-4 kg
ຄວາມເລັ່ງຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (g) = 10 m/s²
ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ (w) = mg = (9√3 x 10^-4 ກິໂລກຣາມ)(10 ມ/ວິນາທີ²) = 9√3 x 10^-3 Newton
ຖາມແລ້ວ ຂະໜາດຂອງແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າ (q)
ຕອບ:

ຄຳບັນຍາຍ:
F = ແຮງໄຟຟ້າຕ້ານລະຫວ່າງການໂຫຼດ 1 ແລະ 2
w₁ = ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງລູກບານ 1
w₂ = ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງລູກບານ 2
T₁ = ແຮງດຶງເຊືອກ 1
T_1x = ສ່ວນປະກອບຂອງແຮງດຶງຂອງເຊືອກ 1 ເທິງແກນ x
T_1y = ສ່ວນປະກອບຂອງແຮງດຶງຂອງເຊືອກ 1 ເທິງແກນ y
T₂ = ແຮງດຶງເຊືອກ 2
T_2x = ສ່ວນປະກອບຂອງແຮງດຶງຂອງເຊືອກ 2 ເທິງແກນ x
T_2y = ສ່ວນປະກອບຂອງແຮງດຶງຂອງເຊືອກ 2 ເທິງແກນ y
l₁ = ຄວາມຍາວຂອງເຊືອກ 1
l_1x = ສ່ວນປະກອບຂອງຄວາມຍາວຂອງສະຕຣິງເທິງແກນ x
l_1y = ສ່ວນປະກອບຂອງຄວາມຍາວຂອງສະຕຣິງເທິງແກນ y

ຄິດໄລ່ຄ່າຂອງ cos θ:

ຄິດໄລ່ແຮງດຶງຂອງເຊືອກ (T)₁):

ຄິດໄລ່ຄ່າຂອງ sin θ:

ຄິດໄລ່ສ່ວນປະກອບຂອງແຮງດຶງຂອງເຊືອກເທິງແກນ x (T_1x):

ລູກບານທັງສອງຢູ່ໃນສະພາບສົມດຸນ ດັ່ງນັ້ນ T_1x = F = 9 x 10^-3 Newton

ຄິດໄລ່ປະຈຸໄຟຟ້າຂອງແຕ່ລະລູກໂດຍໃຊ້ສູດກົດເກນຂອງ Coulomb:

ຂະໜາດຂອງແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ 1 x 10^-6 ຄູລອມ ຫຼື 1 ໄມໂຄຣຄູລອມ.
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ຄ.

ການເຮັດໃຫ້ວັດຖຸມີປະຈຸໄຟຟ້າ

1. ສອງວິທີໃນການໃຫ້ປະຈຸໄຟຟ້າແກ່ວັດຖຸຄື….
ກ. ການຖູ ແລະ ໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ
ຂ. ການຊັກນຳ ແລະ ໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ
ຄ. ການຖູ ແລະ ການຊັກ
ງ. ການຊັກນຳ ແລະ ແມ່ເຫຼັກ
ສົນທະນາ
ສອງວິທີໃນການໃຫ້ປະຈຸໄຟຟ້າແກ່ວັດຖຸຄື ການຖູ ແລະ ການຊັກ.
ການຖູແມ່ນວິທີໜຶ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ວັດຖຸມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກ ຫຼື ລົບ ໂດຍການຖູວັດຖຸດ້ວຍວັດຖຸອື່ນ, ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ ການຖູກ້ານແກ້ວດ້ວຍຂົນແກະ ຫຼື ການຖູຫວີພາດສະຕິກດ້ວຍຜົມແຫ້ງ. ໃນລະຫວ່າງການສຽດສີ, ເອເລັກຕຣອນຈະເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸໜຶ່ງໄປຫາອີກວັດຖຸໜຶ່ງ ດັ່ງນັ້ນວັດຖຸໜຶ່ງຈຶ່ງມີເອເລັກຕຣອນຫຼາຍເກີນໄປ (ຂາດໂປຣຕອນ) ແລະ ຈາກນັ້ນຈະມີປະຈຸລົບ ແລະ ວັດຖຸອີກອັນໜຶ່ງມີປະຈຸຂາດເອເລັກຕຣອນ (ຂາດໂປຣຕອນ) ແລະ ຈາກນັ້ນຈະມີປະຈຸບວກ.
ການຊັກນຳແມ່ນວິທີການເຮັດໃຫ້ວັດຖຸມີປະຈຸໄຟຟ້າໂດຍການນຳວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າມາໃກ້ກັບລູກບານໂລຫະທີ່ເປັນກາງ, ແຕ່ບໍ່ຕ້ອງແຕະຕ້ອງມັນ. ວັດຖຸທີ່ຈະຖືກຊັກນຳຕ້ອງມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ, ຍ້ອນວ່າເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຄື່ອນທີ່ເມື່ອຖືກຊັກນຳໂດຍວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ. ວັດຖຸໂລຫະໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ. ວັດຖຸເຊັ່ນ: ແກ້ວ, ພາດສະຕິກ, ຫຼື ໄມ້ບໍ່ສາມາດເຮັດໃຫ້ມີປະຈຸໄຟຟ້າໂດຍການຊັກນຳໄດ້ເພາະວ່າວັດຖຸເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ມີເອເລັກຕຣອນອິດສະຫຼະ.
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ຄ.

ປະເພດຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ

2. ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າສີ່ຊະນິດ (P, Q, R ແລະ S) ມີພຶດຕິກຳດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້. P ແລະ Q ຜັດກັນ, P ແລະ R ດຶງດູດກັນ, R ແລະ S ຜັດກັນ. ຂໍ້ຄວາມໃດຕໍ່ໄປນີ້ຖືກຕ້ອງ?
ກ. ຖ້າ P ມີປະຈຸລົບ, ແລ້ວ S ຈະມີປະຈຸລົບ.
ຂ. ຖ້າ Q ມີປະຈຸລົບ, ແລ້ວ S ຈະມີປະຈຸລົບ.
C. ຖ້າ R ມີປະຈຸລົບ, ແລ້ວ P ຈະມີປະຈຸລົບ
ງ. ຖ້າ S ມີປະຈຸລົບ, ແລ້ວ P ຈະມີປະຈຸບວກ.
ສົນທະນາ
P ແລະ Q ຜັດກັນ ເພາະວ່າ P ແລະ Q ມີປະຈຸໄຟຟ້າເທົ່າກັນ.
P ແລະ R ດຶງດູດກັນ, ດັ່ງນັ້ນ P ແລະ R ຈຶ່ງມີປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ຄືກັນ
R ແລະ S ຖອຍກັນ, ດັ່ງນັ້ນ R ແລະ S ຈຶ່ງມີປະຈຸໄຟຟ້າດຽວກັນ

ສະນັ້ນ, ຖ້າ P ແລະ Q ມີປະຈຸບວກ ແລ້ວ R ແລະ S ຈະມີປະຈຸລົບ ຫຼື ຖ້າ P ແລະ Q ມີປະຈຸລົບ ແລ້ວ R ແລະ S ຈະມີປະຈຸບວກ.
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ງ.

3. ຄຳຖາມການແຂ່ງຂັນກິລາໂອລິມປິກວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ 2011 ສຳລັບໂຮງຮຽນມັດທະຍົມຕອນຕົ້ນໃນລະດັບ Regency/City ເລກທີ 59
ວັດຖຸໃດໜຶ່ງເອີ້ນວ່າມີປະຈຸບວກ ຖ້າ...
ກ. ວັດຖຸໄດ້ຮັບໂປຣຕອນ
ຂ. ວັດຖຸປ່ອຍໂປຣຕອນ
ຄ. ວັດຖຸໄດ້ຮັບເອເລັກຕຣອນ
ງ. ວັດຖຸປ່ອຍເອເລັກຕຣອນ
ສົນທະນາ
ໂປຣຕອນມີປະຈຸບວກ, ໃນຂະນະທີ່ເອເລັກຕຣອນມີປະຈຸລົບ. ໂປຣຕອນຕັ້ງຢູ່ໃຈກາງຂອງອະຕອມ, ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ພວກມັນເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸໜຶ່ງໄປຫາອີກວັດຖຸໜຶ່ງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເອເລັກຕຣອນຕັ້ງຢູ່ເທິງໜ້າຂອງອະຕອມ, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນເຄື່ອນທີ່ຈາກວັດຖຸໜຶ່ງໄປຫາອີກວັດຖຸໜຶ່ງ. ວັດຖຸຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າໂດຍການປ່ອຍເອເລັກຕຣອນ ຫຼື ໄດ້ຮັບເອເລັກຕຣອນ. ຖ້າວັດຖຸໄດ້ຮັບເອເລັກຕຣອນ, ມັນຈະມີເອເລັກຕຣອນເກີນ (ຂາດໂປຣຕອນ), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດປະຈຸລົບ. ຖ້າວັດຖຸປ່ອຍເອເລັກຕຣອນ, ມັນຈະມີເອເລັກຕຣອນເກີນ (ໂປຣຕອນເກີນ), ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດປະຈຸບວກ.
ສະນັ້ນ, ອີງຕາມຄຳຖາມຂ້າງເທິງ, ວັດຖຸດັ່ງກ່າວຈະຖືກກ່າວວ່າມີປະຈຸບວກ ຖ້າວັດຖຸນັ້ນປ່ອຍເອເລັກຕຣອນອອກມາ.
ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ງ.

ແຮງໄຟຟ້າ

4. ສອງປະຈຸໄຟຟ້າຂອງ Q ແຕ່ລະອັນ₁ ແລະ ຖ.₂ ຢູ່ທີ່ໄລຍະຫ່າງ R ມີແຮງດັນ 100 N. ຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງປະຈຸໄຟຟ້າຖືກຫຼຸດລົງເຫຼືອ 1/3 R, ແລ້ວແຮງດັນຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຈະກາຍເປັນ….
A. 33,33 ນ
B. 100 ນ
C. 300 ນ
D. 900 ນ
ສົນທະນາ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ:
ປະຈຸໄຟຟ້າ 1 = Q₁
ປະຈຸໄຟຟ້າ 2 = Q₂
ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງປະຈຸໄຟຟ້າ = R
ແຮງຕ້ານລະຫວ່າງສອງປະຈຸໄຟຟ້າ (F) = 100 ນິວຕັນ
ແຮງຕ້ານໝາຍຄວາມວ່າທັງສອງປະຈຸໄຟຟ້າມີປະເພດດຽວກັນ, ທັງບວກ ຫຼື ລົບ.
ຖາມວ່າ: ຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງປະຈຸໄຟຟ້າຖືກຫຼຸດລົງເຫຼືອ 1/3 R, ແລ້ວແຮງດັນຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຈະກາຍເປັນ...
ຕອບ:
ສູດກົດໝາຍຂອງ Coulomb:
F = k Q₁ Q₂ / ລ₂
ສົມມຸດວ່າ R = 1 ແລ້ວຄ່າຂອງ Q₁.Q₂ ສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້:

ຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງປະຈຸໄຟຟ້າຖືກຫຼຸດລົງເຫຼືອ 1/3 R, ແລ້ວແຮງດັນຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ (F) ຈະກາຍເປັນ:

ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ງ.

5. ສາກໄຟຈຸດ Q₁ = +4e ແລະ ຈຸດປະຈຸໄຟຟ້າ Q₂ = -3e ຖືກຮັກສາໄວ້ທີ່ໄລຍະຫ່າງ 0,3 ແມັດຈາກກັນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ດັ່ງນັ້ນແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ປະຈຸໄຟຟ້າ Q₂ ເປັນສູນ, ຈຸດປະຈຸໄຟຟ້າ Q₃ = +16e ຄວນຖືກວາງໄວ້ໃນ….
ກ. 0,3 ແມັດ ໄປທາງຊ້າຍຂອງ Q₁
ຂ. 0,6 ແມັດ ໄປທາງຂວາຂອງ Q₁
ຄ. 0,6 ແມັດ ໄປທາງຂວາຂອງ Q₂
ງ. 0,9 ແມັດ ໄປທາງຊ້າຍຂອງ Q₂
ສົນທະນາ
ເປັນທີ່ຮູ້ກັນວ່າ:
ປະຈຸໄຟຟ້າຂອງເອເລັກຕຣອນ (-e) ຫຼື ໂປຣຕອນ (+e) = 1,60 x 10^-19 ຄູລອມ
ຈຸດຄິດຄ່າ Q₁ = +4e
ຈຸດຄິດຄ່າ Q₂ = -3e
ຈຸດຄິດຄ່າ Q₃ = +16e
ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຈຸດປະຈຸໄຟຟ້າ Q₁ ແລະຈຸດຄິດຄ່າ Q₂ = 0,3 ແມັດ
ຄຳຖາມ: ດັ່ງນັ້ນແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ປະຈຸໄຟຟ້າ Q₂ ເປັນສູນ, ຈຸດປະຈຸໄຟຟ້າ Q₃ = +16e ຄວນຖືກວາງໄວ້ໃນ….
ຕອບ:
ແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ Q₁ ແລະ ສາກໄຟ Q₂ :

ສາກໄຟ Q₁ ບວກ ແລະ ປະຈຸ Q₂ ລົບ ດັ່ງນັ້ນທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ F₁₂ ໄປທາງຊ້າຍ (ໄປຫາປະຈຸ Q)₁).

ດັ່ງນັ້ນແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຂຶ້ນຈຶ່ງກະທຳຕໍ່ປະຈຸໄຟຟ້າ Q₂ ເປັນສູນແລ້ວຂະໜາດຂອງແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ Q₂ ແລະ ສາກໄຟ Q₃ (F₃₂) = ຂະໜາດຂອງແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ Q₁ ແລະ ສາກໄຟ Q₂ (F₁₂) ແລະທິດທາງ F₃₂ ຕ້ອງຢູ່ກົງກັນຂ້າມກັບທິດທາງຂອງ F₁₂ທິດທາງ F₁₂ ໄປທາງຊ້າຍດັ່ງນັ້ນທິດທາງ F₃₂ ຕ້ອງໄປທາງຂວາ. ຈື່ໄວ້ວ່າ Q₃ ເປັນບວກ ແລະ Q₂ ເປັນປະຈຸລົບ, ດັ່ງນັ້ນທິດທາງຂອງ F₃₂ ໄປທາງຂວາແລ້ວປະຈຸ Q₃ ຕ້ອງຖືກວາງໄວ້ທາງຂວາຂອງ Q₂

ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ Q₂ ແລະ ສາກໄຟ Q₃ ຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສູດກົດໝາຍຂອງ Coulomb:

ຄຳຕອບທີ່ຖືກຕ້ອງແມ່ນ ຄ.

ແຫຼ່ງທີ່ມາຂອງຄຳຖາມ:

ຄຳຖາມ OSN ຟີຊິກສາດມັດທະຍົມຕອນຕົ້ນ