Ohatra amin'ny Fanontaniana momba ny Tanjaky ny Saha Elektrika
Ny tanjaky ny saha elektrika dia foto-kevitra fototra amin'ny fizika izay mamaritra ny tanjaky ny saha elektrika amin'ny toerana iray manokana. Ny saha elektrika dia vokarin'ny fiampangana elektrika ary mety hisy fiantraikany amin'ny fiampangana hafa ao anatin'io sehatra io. Mba hahatakarana bebe kokoa ity foto-kevitra ity, andeha hojerentsika ny ohatra sasany amin'ny olana mifandraika amin'ny tanjaky ny saha elektrika sy ny fomba hamahana azy ireo.
Fototry ny Saha Elektrika
Alohan'ny hidirantsika amin'ireo ohatra amin'ny olana, andeha hojerentsika kely ny foto-kevitra fototra momba ny saha elektrika. Ny tanjaky ny saha elektrika (\(E\)) amin'ny teboka iray ao amin'ny habakabaka dia faritana ho hery (\(F\)) isaky ny fiampangana (\(q\)) tsapan'ny fiampangana fitsapana kely amin'io teboka io:
\[ E = \frac{F}{q} \]
Aiza:
– Ny tanjaky ny saha elektrika (N/C na V/m) dia ny \(E\),
– Ny hery elektrika iainan'ny fiampangana (N) dia ny \(F\),
– Ny \(q\) dia ny haben'ny fiampangana fitsapana (C).
Raha loharanon'ny herinaratra avy amin'ny teboka fiampangana (Q), dia omen'ny raikipohy ny tanjaky ny saha herinaratra amin'ny halavirana (r) miala amin'ny fiampangana:
\[ E = \frac{k \cdot |Q|}{r^2} \]
Aiza:
– Ny \(k\) dia ny tsy miovaova Coulomb (\(8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2\)),
– Ny fiampangana loharano (C) dia ny \(Q\),
– Ny \(r\) dia ny elanelana manomboka amin'ny loharanon'ny fiampangana mankany amin'ny teboka fandinihana (m).
Ohatra Fanontaniana 1: Saha elektrika amin'ny alalan'ny fiampangana teboka iray
Fanontaniana: Misy fiampangana \(Q\) mitentina \(5 \times 10^{-6} \, \text{C}\) napetraka eo amin'ny fiaviana (0,0). Kajy ny tanjaky ny saha elektrika amin'ny halavirana 2 metatra miala ny fiampangana.
Vahaolana:
Avy amin'ny fampitoviana ny saha elektrika amin'ny alalan'ny fiampangana teboka iray, dia azontsika kajy toy izao manaraka izao ny tanjaky ny saha elektrika:
\[ E = \frac{k \cdot |Q|}{r^2} \]
Ampidiro ny sandan'ny \(k\), \(Q\), ary \(r\):
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \times 5 \times 10^{-6}}{2^2} \]
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \times 5 \times 10^{-6}}{4} \]
\[ E = \frac{44.95 \x 10^3}{4} \]
\[ E = 11.2375 x 10^3 \]
\[ E = 11,237.5 \, \text{N/C} \]
Noho izany, ny tanjaky ny saha elektrika amin'ny halavirana 2 metatra miala amin'ny fiampangana dia \(11,237.5 \, \text{N/C}\).
Ohatra 2: Fifanindriana amin'ny saha elektrika
Fanontaniana: Misy fiampangana roa, \(Q_1 = 4 \times 10^{-6} \, \text{C}\) sy \(Q_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{C}\) napetraka amin'ny elanelana 3 metatra. Kajio ny tanjaky ny saha elektrika eo afovoan'ny fiampangana roa.
Vahaolana:
Voalohany, kajintsika ny saha elektrika vokarin'ny fiampangana tsirairay eo afovoany.
Ho an'ny fiampangana \(Q_1\):
\[ r_1 = \frac{3}{2} = 1.5 \, \text{m} \]
\[ E_1 = \frac{k \cdot |Q_1|}{r_1^2} \]
\[ E_1 = \frac{8.99 \times 10^9 \times 4 \times 10^{-6}}{1.5^2} \]
\[ E_1 = \frac{35.96 \x 10^3}{2.25} \]
\[ E_1 = 15.9822 x 10^3 \]
\[ E_1 = 15,982.2 \, \text{N/C} \]
Ho an'ny fiampangana \(Q_2\):
\[ r_2 = 1.5 \, \text{m} \]
\[ E_2 = \frac{k \cdot |Q_2|}{r_2^2} \]
\[ E_2 = \frac{8.99 \times 10^9 \times 3 \times 10^{-6}}{1.5^2} \]
\[ E_2 = \frac{26.97 \x 10^3}{2.25} \]
\[ E_2 = 11.9822 x 10^3 \]
\[ E_2 = 11,982.2 \, \text{N/C} \]
Koa satria tsara ny \(Q_1\) ary ratsy ny \(Q_2\), dia hihemotra ny saha elektrika eo afovoany. Koa ampio ireo saha elektrika roa ireo:
\[ E = E_1 + E_2 \]
\[ E = 15,982.2 + 11,982.2 \]
\[ E = 27,964.4 \, \text{N/C} \]
Koa, ny tanjaky ny saha elektrika eo afovoan'ny fiampangana roa dia \(27,964.4 \, \text{N/C}\).
Ohatra 3: Saha elektrika avy amin'ny Dipole
Fanontaniana: Ny dipôla elektrika dia misy fiampangana roa \(\pm 4 \times 10^{-6} \, \text{C}\) izay 1 sm ny elanelany. Kajy ny tanjaky ny saha elektrika amin'ny teboka 1 metatra miala ny afovoan'ny dipôla eo amin'ny axe-n'ny dipôla.
Vahaolana:
Ny tanjaky ny saha elektrika manaraka ny axe-n'ny dipole (ho an'ny halavirana lehibe raha ampitahaina amin'ny halavirana misy eo amin'ny fiampangana dipole) dia omena amin'ny:
\[ E = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \cdot \frac{2p}{r^3} \]
Izay ny \(p\) no fotoana dipole elektrika (\(p = q \cdot d\)), ny \(d\) no elanelana misy eo amin'ny fiampangana dipole, ary ny \(r\) no elanelana avy eo afovoan'ny dipole mankany amin'ny teboka fandinihana.
Voalohany, kajy ny fotoana dipole:
\[ p = q \cdot d \]
\[ p = 4 x 10^{-6} \cdot 0.01 \]
\[ p = 4 x 10^{-8} \, \text{C m} \]
Avy eo, kajy ny tanjaky ny saha elektrika:
\[ E = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \cdot \frac{2p}{r^3} \]
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9}{1} \cdot \frac{2 \times 4 \times 10^{-8}}{1^3} \]
\[ E = 8.99 \x 10^9 \cdot 8 \x 10^{-8} \]
\[ E = 7.192 x 10^2 \]
\[ E = 719.2 \, \text{N/C} \]
Noho izany, ny tanjaky ny saha elektrika amin'ny teboka 1 metatra miala ny afovoan'ny dipole eo amin'ny axe dipole dia \(719.2 \, \text{N/C}\).
Famaranana
Tena ilaina amin'ny fizika sy ny fampiharana azy ny fahatakarana ny tanjaky ny saha elektrika. Ireo ohatra olana etsy ambony ireo dia mampiseho ny fomba azo ampiasana ny foto-kevitra fototry ny saha elektrika mba hikajiana ny tanjaky ny saha amin'ny firafitry ny fiampangana isan-karazany. Ny olana fampiharana toy ireto dia tena manampy amin'ny fahatakarana ny foto-kevitra sy ny fampiharana ny lalàn'i Coulomb sy ny fifandimbiasan'ny saha elektrika. Amin'ny alàlan'ny fahatakarana sy fampiharana olana bebe kokoa, dia afaka mampitombo ny fahatakarantsika ny fifandraisana elektrika amin'ny rafitra isan-karazany isika.
