Elettriku statiku – problemi u soluzzjonijiet
Forza elettrika
1. Punt A f'kamp elettriku . Il-kobor tal-kamp elettriku fil-punt A = 0.5 NC -1 . Jekk ċarġ ta' 0.25-C jitqiegħed fil-punt A, allura x'inhi l- forza elettrika eżerċitata fuq iċ-ċarġ.
Magħruf:
Kamp elettriku fil-punt A = 0.5 NC -1
Ċarġ elettriku fil -punt A = 0.25 C
Meħtieġa: Forza elettrika
Soluzzjoni:
F = q E
F = (0.25°C)(0.5 NC -1 )
F = 0.125N
2. Żewġ kariki 5 C u 4 C huma separati b'distanza ta' 3 metri. Jekk il-kostanti ta' Coulomb hija 9 × 10 9 Nm 2 C –2 , x'inhi l-kobor tal-forza elettrika esperjenzata miż-żewġ kariki?
Magħruf:
Ċarġ 1 (q1 ) = 5C
Ċarġ 2 (q2 ) = 4C
Distanza bejn l-iċċarġjar 1 u l-iċċarġjar 2 (r) = 3 metri
Il - kostanti ta' Coulomb (k) = 9 × 109 Nm2C – 2
Meħtieġa: Il-kobor tal-forza elettrika (F)
Soluzzjoni:
3. Iċ-ċarġ elettriku +q1 = 10 μC; + q2 = 20 μC; u q3 huma separati, kif muri fil-figura t'hawn taħt. Jekk il-forza elettrika eżerċitata fuq iċ-ċarġ q2 = 0, allura x'inhu ċ-ċarġ ta' q3.
Magħruf:
Ċarġ 1 (q1 ) = 10 μC = 10 x 10-6 C
Ċarġ 2 (q2 ) = 20 μC = 20 x 10-6 C
Mixtieq: X'inhi l-ċarġ ta' q 3
Soluzzjoni:
Hemm żewġ forzi li jaġixxu fuq + q2.
L-ewwel forza hija l-forza repulsiva bejn iċ-ċarġ +q1 u ċ-ċarġ +q2 jiġifieri F12 , lejn il-lemin.
Il-forza elettrika netta taġixxi fuq q2 = 0 allura q3 trid tkun negattiva.
It-tieni forza hija l-forza attraenti bejn iċ-ċarġ +q2 u -q3 jiġifieri F23 , lejn ix-xellug.
Dawn iż-żewġ forzi jaġixxu fuq q2 , għandhom l-istess kobor iżda fid-direzzjoni opposta.
Il-forza netta taġixxi fuq +q2 = 0.
4. Tliet kariġi q1 , q, u q2 jinsabu f'linja. Jekk q = 5.0 μC u d = 30 cm, allura x'inhi l-kobor u d-direzzjoni tal-forza elettrika li taġixxi fuq iċ-ċarġ q.
Magħruf:
Ċarġ 1 (q1 ) = 30 μC = 30 x 10-6C
Ċarġ 2 (q2 ) = 60 μC = 60 x 10-6C
Ċarġ 3 (q) = 5 μC = 5 x 10 -6 C
Distanza bejn q 1 u q = d
Distanza bejn q² u q = 2d
d = 30 ċm = 0.3 metri
d2 = (0.3) 2 = 0.09
Il-kostanti ta' Coulomb (k) = 9 x 10 9 N m 2 C -2
Meħtieġa: Il-kobor u d-direzzjoni tal-forza elettrika li taġixxi fuq iċ-ċarġ elettriku
Soluzzjoni:
Hemm żewġ forzi li jaġixxu fuq q li huma F1 lejn il-lemin (q u q1 huma pożittivi għalhekk F1 ' il bogħod minn q u q1 ) u F2 lejn ix-xellug (q u q2 huma pożittivi għalhekk F2 ' il bogħod minn q u q2 ) . L-ewwel ikkalkulaw F1 u F2.
Il-forza netta hija ta' 7.5 Newtons. Id-direzzjoni tal-forza netta = id-direzzjoni ta' F1, punt lejn il-lemin għall-ċarġ q2.
Qasam elettriku
5. Ċarġ puntwali q jinsab fil-punt P fil-kamp elettriku prodott miċ-ċarġ (+) sabiex jesperjenza forza ta' 0.05 N fid-direzzjoni lejn iċ-ċarġ. Jekk il- kobor tal- kamp elettriku fil- punt P huwa 2 x 10 -2 NC -1 , allura x'inhu l-kobor u t-tip ta' ċarġ li jikkawża l- kamp elettriku.
Magħruf:
Forza elettrika (F) = 0.05 N
Kamp elettriku (E) = 2 x 10 –2 NC –1 = 0.02 NC –1
Meħtieġa: Il-kobor u t-tip ta' ċarġ elettriku
Soluzzjoni:
Iċ-ċarġ elettriku huwa kkalkulat bl-użu ta' formula li tesprimi r-relazzjoni bejn il-forza elettrika (F), il-kamp elettriku (E) u ċ-ċarġ elettriku (q):
F = q E
q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC –1 = 2.5 Coulombs
Iċ-ċarġ q jesperjenza forza elettrika fid-direzzjoni lejn iċ-ċarġ (+) li tipproduċi kamp elettriku, għalhekk iċ-ċarġ q huwa negattiv.
6. Iċ-ċarġijiet A u B huma separati b'distanza ta' 4 metri. Il-punt C jinsab bejn iż-żewġ ċċarġijiet, metru 'l bogħod mill-punt A. Jekk Q A = –300 μC, Q B = 600 μC. 1/4 π ε 0 = 9 × 10 9 N m 2 C– 2, allura x'inhi l-kobor tal-kamp elettriku fil-punt C prodott miż-żewġ ċċarġijiet.
Magħruf:
Distanza bejn l-iċċarġijiet A u B (r AB ) = 4 metri
Distanza bejn il-punt C u l-ċarġ A (r AC ) = metru wieħed
Distanza bejn il-punt C u l-ċarġ B (r BC ) = 3 metri
Ċarġ A (q A ) = –300 μC = -300 x 10 -6 C = -3 x 10 -4 Coulomb
Ċarġ B (q B ) = 600 μC = 600 x 10 -6 C = 6 x 10 -4 Coulombs
Kostanti (k) = 9 × 109 N m² C –2
Meħtieġ: Kamp elettriku fil-punt C
Soluzzjoni:
Kamp elettriku prodott minn ċarġ A fil-punt C:
Iċ-ċarġ A huwa negattiv sabiex id-direzzjoni tal-kamp elettriku tipponta lejn iċ-ċarġ A u 'l bogħod miċ-ċarġ B (lejn ix-xellug).
Il-kamp elettriku prodott mill-ċarġ B fil-punt C:
Iċ-ċarġ B huwa pożittiv sabiex id-direzzjoni tal-kamp elettriku tkun 'il bogħod miċ-ċarġ B u tipponta lejn iċ-ċarġ A (lejn ix-xellug).
Ir-riżultanti tal-kamp elettriku fil-punt A:
E = E A + E B
E = (27 x 10⁻⁵ ) + (6 x 10⁻⁵ )
E = 33 x 105 N /C
Id-direzzjoni tal-kamp elettriku tipponta lejn iċ-ċarġ A u 'l bogħod miċ-ċarġ B (lejn ix-xellug).
7. Trab ta' 1 mg jgħum fl-arja. Jekk iċ-ċarġ tat-trab huwa ta' 0.5 μC u l-aċċelerazzjoni minħabba l-gravità hija ta' 10 m/s2, iddetermina l-kobor tal-kamp elettriku li jsostni t-trab.
Magħruf:
Massa tat-trab (m) = 1 mg = 1 x 10 -6 kg
Ċarġ tat-trab (q) = 0.5 μC = 0.5 x 10 -6 C
Aċċelerazzjoni minħabba l-gravità (g) = 10 m/ s²
Meħtieġ: Qasam elettriku
Soluzzjoni:
w = mg
w = piż tat-trab, m = massa tat-trab, g = aċċelerazzjoni minħabba l-gravità
Il-forza tal-gravità taġixxi fuq it-trab:
w = mg = (1 x 10 -6 kg)(10 m/s² ) = 10 x 10 -6 kg m/s² = 10 x 10 -6 Newtons
L-ekwazzjoni tal-kamp elettriku:
E = F/q
E = kamp elettriku, F = forza elettrika, q = ċarġ elettriku
Ibdel F fl-ekwazzjoni tal-kamp elettriku b'w fl-ekwazzjoni tal-piż:
E = F/q = w/q
E = (10 x 10⁻⁶ N) / (0.5 x 10⁻⁶ Ċ)
E = 10 N / 0,5 Ċ
E = 20 N/C
8. Żewġ kariki q1 = 32 μC u q2 = -214 μC huma separati b'distanza ta' x, kif muri fil-figura hawn taħt. M'hemm l-ebda kamp elettriku fil-punt P li jinsab 10 ċm minn q2 . Sib x.
Magħruf:
Ċarġ 1 (Q1 ) = 32 μC
Ċarġ 2 (Q2 ) = -214 μC
Distanza tal-punt P minn q 1 = x + 10 ċm
Id-distanza tal-punt P minn q2 = 10 ċm
Meħtieġ: x
Soluzzjoni:
E 1 = kamp elettriku prodott minn ċarġ Q 1. Id-direzzjoni tal-kamp elettriku hija 'l bogħod minn Q 1 għaliex Q 1 hija pożittiva. E 2 = kamp elettriku prodott minn Q 2. Id-direzzjoni tal-kamp elettriku tipponta lejn Q 2 għaliex Q 2 hija negattiva.
L-ebda forza netta fil-punt p li jinsab 10 ċm minn Q2
Uża formula kwadratika:
9. Punt iċċarġjat q jinsab fil-punt P fil-kamp elettriku prodott miċ-ċarġ (+), u b'hekk għandu forza ta' 0.05 N. Jekk iċ-ċarġ huwa +5 × l0 –6 Coulomb, allura x'inhi l-kobor tal-kamp elettriku fil-punt C.
Magħruf:
Forza elettrika (F) = 0.05 Newtons
Ċarġ elettriku (Q) = +5 × l0 –6 Coulomb = 0.000005
Meħtieġ: Kamp elettriku fil-punt P
Soluzzjoni:
E = F / Q
E = 0.05 Newtons / 0.000005 Coulombs
E = 5 Newtons / 0.0005 Coulombs
E = 10,000 Newton/Coulomb
E = 10⁴ N /Ċ
E = 10⁴ NC -1
- X'inhu l-elettriku statiku? TweġibaL-elettriku statiku jirreferi għall-akkumulazzjoni ta' ċarġ elettriku fuq il-wiċċ tal-oġġetti. Jissejjaħ "statiku" għaliex iċ-ċarġijiet jibqgħu f'żona waħda minflok ma jiċċaqalqu jew jiċċirkolaw bħal fl-elettriku tal-kurrent.
- Kif jiġi ġġenerat l-elettriku statiku? TweġibaL-elettriku statiku ħafna drabi jiġi ġġenerat permezz tal-proċess ta' ċċarġjar triboelettriku, fejn ċerti materjali jiġu ċċarġjati meta jiġu f'kuntatt frizzjonali ma' materjal differenti. Il-ħakk ta' bużżieqa kontra xagħar jew il-mixi fuq tapit b'żraben b'qiegħ tal-gomma jista' jwassal għall-akkumulazzjoni ta' ċċarġjar statiku.
- Għaliex xi kultant tieħu xokk meta tmiss il-manku tal-bieb wara li tkun imxi fuq tapit? TweġibaIl-mixi fuq tapit, speċjalment f'kundizzjonijiet niexfa, jista' jikkawża akkumulazzjoni ta' ċċarġijiet statiċi fuq ġismek. Meta tmiss il-pum ta' bieb jew konduttur ieħor, iċ-ċarġijiet jistgħu jiskarikaw malajr, u dan jirriżulta f'xokk statiku.
- Kif l-umdità taffettwa l-elettriku statiku? TweġibaL-umdità għandha t-tendenza li tnaqqas l-akkumulazzjoni tal-elettriku statiku. Il-molekuli tal-ilma fl-arja jistgħu jgħinu biex ixerrdu l-ċarġijiet elettriċi. F'jiem aktar niexfa, hemm probabbiltà ogħla li tesperjenza akkumulazzjoni statika u xokkijiet.
- Għaliex xi materjali huma aktar suxxettibbli li jiżviluppaw ċarġ statiku minn oħrajn? TweġibaIl-materjali jvarjaw fil-kapaċità tagħhom li jżommu jew jittrasferixxu l-elettroni. Xi materjali, bħal gomma jew ċerti plastiks, għandhom it-tendenza li jiksbu jew jitilfu elettroni aktar faċilment minn oħrajn, u dan jagħmilhom aktar suxxettibbli għall-akkumulazzjoni ta' ċarġ statiku.
- X'inhu l-prinċipju wara elettroskopju? TweġibaElettroskopju huwa apparat użat biex jiskopri l-preżenza ta' ċarġ statiku. Tipikament jikkonsisti minn virga tal-metall imqabbda ma' żewġ folji rqaq ta' fojl tal-metall. Meta oġġett iċċarġjat jinġieb ħdejn il-virga, il-folji jiċċaqalqu 'l bogħod minn xulxin minħabba r-repulsjoni ta' ċarġijiet simili, u dan jindika l-preżenza ta' elettriku statiku.
- Kif l-ertjar jelimina l-ċarġijiet statiċi? TweġibaL-ertjar jipprovdi mogħdija biex iċ-ċarġ żejjed jiċċaqlaq lejn id-Dinja, li hija riżerva vasta ta' ċċarġijiet. Meta oġġett iċċarġjat statikament jiġi ertjat, iċ-ċarġijiet żejda jiġu newtralizzati, u b'hekk titnaqqas jew tiġi eliminata l-akkumulazzjoni statika.
- Għaliex tista' tara xrar f'silo tal-qamħ jew waqt li ajruplan ikun qed jimla bil-fjuwil, u dan għaliex huwa perikoluż? TweġibaIl-qmuħ li jiċċaqlaq jew iħakk ma' l-uċuħ jista' jiġġenera elettriku statiku, u l-istess jgħodd għall-fluss tal-fjuwil. Jekk ikun hemm akkumulazzjoni ta' ċarġ statiku, dan jista' joħroġ bħala xrar. F'ambjenti b'gassijiet, trab jew likwidi fjammabbli (bħal f'silo tal-qmuħ jew waqt ir-riforniment tal-fjuwil mill-ajruplan), dawn ix-xrar jistgħu jqabbdu l-materjal fjammabbli, u jwasslu għal splużjonijiet.
- Kif jaħdmu l-isprejs jew il-prodotti antistatiċi? TweġibaL-isprejs u l-prodotti antistatiċi tipikament ikun fihom sustanzi li jagħmlu l-uċuħ kemxejn konduttivi. B'dan il-mod, jipprevjenu l-akkumulazzjoni ta' ċċarġijiet statiċi jew jgħinu biex ixerrdu kwalunkwe ċċarġi li jakkumula.
-
X'inhi s-serje triboelettrika? Tweġiba : Is-serje triboelettrika hija lista li tikklassifika l-materjali abbażi tat-tendenza tagħhom li jsiru ċċarġjati b'mod pożittiv jew negattiv meta jiġu mgħorok ma' materjal ieħor. Il-materjali fil-quċċata tal-lista għandhom it-tendenza li jsiru ċċarġjati b'mod pożittiv, filwaqt li dawk fil-qiegħ għandhom it-tendenza li jsiru ċċarġjati b'mod negattiv.
