Ohatra amin'ny fanontaniana sy fifanakalozan-kevitra momba ny saha elektrika
Ny saha elektrika dia foto-kevitra fototra amin'ny fizika izay manazava ny fiantraikan'ny zavatra misy herinaratra amin'ny habakabaka manodidina. Ny saha elektrika dia ny hery ampiharina amin'ny teboka rehetra amin'ny habakabaka noho ny fisian'io fiampangana io. Mba hahatakarana lalindalina kokoa io foto-kevitra io dia matetika ilaina ny fampiharana lalina. Ireto ambany ireto ny ohatra amin'ny olana sy ny fifanakalozan-kevitra amin'ny antsipiriany momba ny saha elektrika.
Ohatra Fanontaniana 1: Fikajiana ny haben'ny saha elektrika amin'ny teboka iray
Fanontaniana:
Misy fiampangana teboka roa \( q_1 = +4 \mu C \) sy \( q_2 = -8 \mu C \) napetraka amin'ny koordinate (0, 0) sy (0, 2) metatra. Kajy ny halehibe sy ny fitarihan'ny saha elektrika amin'ny teboka A izay amin'ny (0, 1) metatra.
Dinika:
1. Fantaro ny elanelana misy eo amin'ny teboka A sy ireo fiampangana roa:
– Ny elanelana avy amin'ny \( q_1 \) mankany amin'ny teboka A dia 1 metatra.
– Ny elanelana avy amin'ny \( q_2 \) mankany amin'ny teboka A dia 1 metatra.
2. Kajy ny saha elektrika vokatry ny fiampangana tsirairay eo amin'ny teboka A:
Ny saha elektrika vokatry ny fiampangana teboka iray \( q \) amin'ny halavirana \( r \) dia:
\[ E = \frac{k \cdot |q|}{r^2} \]
ho an'ny \( q_1 \) sy \( q_2 \):
\[ E_1 = \frac{9 \times 10^9 \cdot 4 \times 10^{-6}}{1^2} = 36 \times 10^3 \, \text{N/C} \]
\[ E_2 = \frac{9 \times 10^9 \cdot 8 \times 10^{-6}}{1^2} = 72 \times 10^3 \, \text{N/C} \]
3. Fantaro ny lalana izoran'ny saha elektrika:
Koa satria fiampangana tsara ny \( q_1 \), dia mitodika miala amin'ny fiampangana ny saha elektrika misy azy, noho izany dia amin'ny lalana y tsara (miakatra) ny \( E_1 \).
Koa satria fiampangana ratsy ny \( q_2 \), dia mankany amin'ilay fiampangana ny saha elektrika, noho izany dia amin'ny lalana y ratsy (midina) ny \( E_2 \).
4. Kajy ny saha elektrika vokarina:
Koa satria eo amin'ny tsipika mahitsy iray ihany ny \( E_1 \) sy \( E_2 \), dia azontsika esorina ny saha elektrika:
\[ E_{\text{total}} = E_2 – E_1 \]
\[ E_{\text{total}} = 72 \x 10^3 – 36 \x 10^3 \]
\[ E_{\text{total}} = 36 \x 10^3 \, \text{N/C} \]
Ny lalana izoran'ny saha elektrika dia mankany amin'ny axe-y ratsy (midina).
Ohatra Fanontaniana 2: Fikajiana ny Potensialy Elektrika amin'ny Teboka iray
Fanontaniana:
Misy fiampangana teboka roa (q_1 = +2 \mu C \) sy \(q_2 = +3 \mu C \) napetraka amin'ny koordinate (0, 0) sy (4, 0) metatra. Kajy ny hery elektrika eo amin'ny teboka B izay eo amin'ny (2, 0) metatra.
Dinika:
1. Fantaro ny elanelana misy eo amin'ny teboka B sy ireo fiampangana roa:
– Ny elanelana avy amin'ny \( q_1 \) mankany amin'ny teboka B dia 2 metatra.
– Ny elanelana avy amin'ny \( q_2 \) mankany amin'ny teboka B dia 2 metatra.
2. Kajy ny hery elektrika ateraky ny fiampangana tsirairay eo amin'ny teboka B:
Ny hery elektrika ateraky ny fiampangana teboka \( q \) amin'ny halavirana \( r \) dia:
\[ V = \frac{k \cdot q}{r} \]
ho an'ny \( q_1 \) sy \( q_2 \):
\[ V_1 = \frac{9 \times 10^9 \cdot 2 \times 10^{-6}}{2} = 9 \times 10^3 \, \text{V} \]
\[ V_2 = \frac{9 \times 10^9 \cdot 3 \times 10^{-6}}{2} = 13.5 \times 10^3 \, \text{V} \]
3. Kajy ny herin'aratra manontolo eo amin'ny teboka B:
Ny hery elektrika dia habe scalar, ka ny hery manontolo dia ny fitambaran'ireo hery ireo amin'ny algebra:
\[ V_{\text{total}} = V_1 + V_2 \]
\[ V_{\text{total}} = 9 \x 10^3 + 13.5 \x 10^3 \]
\[ V_{\text{total}} = 22.5 \times 10^3 \, \text{V} \]
Ohatra 3: Saha elektrika ao anaty fitaovana dielektrika
Fanontaniana:
Raha misy fiampangana \( q = 5 \mu C \) apetraka eo afovoan'ny bola poakaty misy radius 3 metatra izay feno dielektrika tanteraka miaraka amin'ny dielektrika tsy miova \( \kappa = 2 \). Kajio ny saha elektrika amin'ny halavirana 2 metatra miala ny afovoan'ny bola.
Dinika:
1. Ny raikipohy ho an'ny saha elektrika ao anaty fitaovana dielektrika:
Ny saha elektrika \( E \) amin'ny halavirana \( r \) ao anaty fitaovana dielektrika dia:
\[ E = \frac{q}{4 \pi \epsilon_0 \kappa r^2} \]
izay \( \epsilon_0 = 8.85 \x 10^{-12} \) F/m.
2. Ampidiro ireo sanda nomena:
\[ E = \frac{5 \times 10^{-6}}{4 \pi \cdot 8.85 \times 10^{-12} \cdot 2 \cdot (2)^2} \]
\[ E = \frac{5 \times 10^{-6}}{4 \pi \cdot 8.85 \times 10^{-12} \cdot 8} \]
\[ E = \frac{5 \times 10^{-6}}{8 \cdot 3.54 \times 10^{-10}} \]
\[ E = \frac{5 \times 10^{-6}}{28.32 \times 10^{-10}} \]
\[ E = 1.77 x 10^4 \, \text{N/C} \]
Famaranana
Amin'ny alalan'ireo ohatra etsy ambony ireo dia afaka mahazo fahatakarana mazava kokoa momba ny foto-kevitry ny saha elektrika isika. Tafiditra ao anatin'izany ny haben'ny saha elektrika amin'ny teboka iray vokatry ny fiampangana maro, ny kajy ny mety ho herin'ny herinaratra, ary ny saha elektrika amin'ny fitaovana dielektrika. Tena ilaina ny fahatakarana tsara an'io foto-kevitra io satria tranga ara-batana maro no azo hazavaina amin'ny alalan'ny saha elektrika, ary koa ny fampiharana azy ireo amin'ny teknolojia maoderina. Tohizo ny fampiharana amin'ny olana isan-karazany mba hahafehezana lalindalina kokoa an'io foto-kevitra io.
