स्थिर बिजुली - समस्या र समाधानहरू
विद्युत बल
१. विद्युत क्षेत्रमा बिन्दु A। बिन्दु A मा विद्युत क्षेत्रको परिमाण = ०.५ NC -१ । यदि ०.२५-C चार्जलाई बिन्दु A मा राखिएको छ भने, चार्जमा लगाइएको विद्युतीय बल कति हुन्छ?
ज्ञात:
बिन्दु A मा विद्युत क्षेत्र = ०.५ NC -१
बिन्दु A = ०.२५ C मा विद्युतीय चार्ज
चाहियो: विद्युतीय बल
समाधान:
F = q E
एफ = (०.२५ सेल्सियस)(०.५ एनसी -१ )
F = 0.125N
२. दुई चार्ज ५ डिग्री सेल्सियस र ४ डिग्री सेल्सियसलाई ३ मिटरको दूरीले छुट्याइएको छ। यदि कुलम्ब स्थिरांक ९ × १० ९ एनएम २ डिग्री सेल्सियस –२ छ भने , दुई चार्जहरूले अनुभव गर्ने विद्युतीय बलको परिमाण कति हुन्छ?
ज्ञात:
चार्ज २ (q २ ) = ४ C
चार्ज २ (q २ ) = ४ C
चार्ज १ र चार्ज २ (r) बीचको दूरी = ३ मिटर
कुलम्बको स्थिरांक (k) = ९ × १० ९ Nm २ C –२
चाहिएको: विद्युतीय बलको परिमाण (F)
समाधान:
३. तलको चित्रमा देखाइए अनुसार विद्युतीय चार्ज +q १ = १० μC; +q २ = २० μC; र q ३ छुट्याइएको छ। चार्ज q २ = ० मा लगाइएको विद्युतीय बल , त्यसपछि q ३ को चार्ज कति हुन्छ?
ज्ञात:
चार्ज २ (q २ ) = ४ μC = ४ x १० -६ C
चार्ज २ (q २ ) = ४ μC = ४ x १० -६ C
चाहियो: q 3 को शुल्क कति हो?
समाधान:
+q २ मा दुई बल कार्यहरू छन् ।
पहिलो बल भनेको चार्ज +q १ र चार्ज +q २ बीचको विकर्षक बल हो जुन दायाँतिर F १२ हो।
कुल विद्युतीय बल q 2 = 0 मा कार्य गर्दछ भने q 3 ऋणात्मक हुनुपर्छ।
दोस्रो बल भनेको चार्ज +q 2 र -q 3 बीचको आकर्षण बल हो जुन F 23 हो , बायाँतिर।
यी दुवै बलहरू q 2 मा कार्य गर्छन् , तिनीहरूको परिमाण समान छ तर दिशा विपरीत छ।
+q २ = ० मा नेट बल कार्य गर्दछ ।
४. तीनवटा चार्जहरू q १ , q, र q २ एउटा रेखामा छन्। यदि q = ५.० μC र d = ३० सेमी छ भने, चार्ज q मा काम गर्ने विद्युतीय बलको परिमाण र दिशा कति हुन्छ?
ज्ञात:
चार्ज २ (q २ ) = ६० μC = ६० x १० -६ C
चार्ज २ (q २ ) = ६० μC = ६० x १० -६ C
चार्ज ३ (q) = ५ μC = ५ x १० -६ C
q १ र q = d बीचको दूरी
q 2 र q बीचको दूरी = 2d
d = ३० सेमी = ०.३ मिटर
घ २ = (०.३) २ = ०.०९
कुलम्बको स्थिरांक (k) = ९ x १० ९ N m २ C -२
चाहिएको: विद्युतीय चार्जमा काम गर्ने विद्युतीय बलको परिमाण र दिशा
समाधान:
q मा काम गर्ने दुई बलहरू छन् जुन F 1 दायाँतिर छन् (q र q 1 धनात्मक छन् त्यसैले F 1 q र q 1 बाट टाढा छन् ) र F 2 बायाँतिर छन् (q र q 2 धनात्मक छन् त्यसैले F 2 q र q 2 बाट टाढा छन् )। पहिले F 1 र F 2 गणना गरियो ।
कुल बल ७.५ न्यूटन छ। कुल बलको दिशा = F को दिशा1, चार्ज q तिर दायाँतिरको बिन्दु2.
इलेक्ट्रिक क्षेत्र
५. चार्ज (+) द्वारा उत्पादित विद्युतीय क्षेत्रमा बिन्दु P मा एक बिन्दु चार्ज q हुन्छ जसले गर्दा यसले चार्ज तर्फ दिशामा ०.०५ N को बल अनुभव गर्छ। यदि बिन्दु P मा विद्युतीय क्षेत्रको परिमाण २ x १० -२ NC -१ छ भने, विद्युतीय क्षेत्र निम्त्याउने चार्जको परिमाण र प्रकार के हो ?
ज्ञात:
विद्युत बल (F) = ०.०५ N
विद्युत क्षेत्र (E) = २ x १० –२ NC –१ = ०.०२ NC –१
चाहिएको: विद्युतीय चार्जको परिमाण र प्रकार
समाधान:
विद्युतीय चार्ज गणना गर्दा विद्युतीय बल (F), विद्युतीय क्षेत्र (E) र विद्युतीय चार्ज (q) बीचको सम्बन्धलाई व्यक्त गर्ने सूत्र प्रयोग गरिन्छ:
F = q E
q = F / E = ०.०५ N / ०.०२ NC –१ = २.५ कुलम्ब्स
चार्ज q ले चार्ज (+) गर्ने दिशामा विद्युतीय बल अनुभव गर्छ जसले विद्युतीय क्षेत्र उत्पादन गर्छ, त्यसैले चार्ज q ऋणात्मक हुन्छ।
६. चार्ज A र B लाई ४ मिटरको दूरीले छुट्याइएको छ। बिन्दु C दुबै चार्जहरू बीच छ, बिन्दु A बाट १ मिटर टाढा। यदि Q A = –३०० μC, Q B = ६०० μC। १/४ π ε ० = ९ × १० ९ N m २ C– २, तब दुबै चार्जहरूद्वारा उत्पादित बिन्दु C मा विद्युत क्षेत्रको परिमाण कति हुन्छ?
ज्ञात:
चार्ज A र B (r AB ) बीचको दूरी = ४ मिटर
बिन्दु C र चार्ज A (r AC ) बीचको दूरी = १ मिटर
बिन्दु C र चार्ज B (r BC ) बीचको दूरी = 3 मिटर
चार्ज A (q A ) = –300 μC = -300 x 10 -6 C = -3 x 10 -4 कुलम्ब
चार्ज B (q B ) = 600 μC = 600 x 10 -6 C = 6 x 10 -4 कुलम्ब
स्थिरांक (k) = ९ × १० ९ N m २ C –२
चाहिएको: बिन्दु C मा विद्युत क्षेत्र
समाधान:
बिन्दु C मा चार्ज A द्वारा उत्पादित विद्युत क्षेत्र:
चार्ज A ऋणात्मक हुन्छ त्यसैले विद्युतीय क्षेत्रको दिशा चार्ज A तिर र चार्ज B बाट टाढा (बायाँ तिर) हुन्छ।
बिन्दु C मा चार्ज B द्वारा उत्पादित विद्युत क्षेत्र:
चार्ज B धनात्मक छ त्यसैले विद्युत क्षेत्रको दिशा चार्ज B बाट टाढा छ र चार्ज A तिर (बायाँ तिर) औंल्याउँछ।
बिन्दु A मा विद्युत क्षेत्रको परिणाम:
E = E A + E B
E = (४.५ x १० ५ ) + (९ x १० ५ )
E = १३.५ x १० ५ उष्णकटिबंधीय तापक्रम
विद्युतीय क्षेत्रको दिशाले चार्ज A तिर र चार्ज B बाट टाढा (बायाँ तिर) औंल्याउँछ।
७. हावामा १ मिलीग्राम धुलो तैरिरहेको छ। यदि धुलोको चार्ज ०.५ μC छ र गुरुत्वाकर्षणको कारणले हुने प्रवेग १० m/s2 छ भने, धुलोलाई समर्थन गर्ने विद्युत क्षेत्रको परिमाण निर्धारण गर्नुहोस्।
ज्ञात:
धुलोको पिण्ड (m) = १ मिलीग्राम = १ x १० -६ किलोग्राम
धुलोको चार्ज (q) = ०.५ μC = ०.५ x १० -६ C
गुरुत्वाकर्षणको कारणले हुने प्रवेग (g) = १० m/s २
चाहियो: विद्युतीय क्षेत्र
समाधान:
w = मिलीग्राम
w = धुलोको तौल, m = धुलोको पिण्ड, g = गुरुत्वाकर्षणको कारणले हुने प्रवेग
गुरुत्वाकर्षण बलले धुलोमा काम गर्छ:
w = mg = (१ x १० -६ किलोग्राम)(१० मि/सेकेन्ड २ ) = १० x १० -६ किलोग्राम मि/सेकेन्ड २ = १० x १० -६ न्यूटन
विद्युत क्षेत्रको समीकरण:
E = F/q
E = विद्युत क्षेत्र, F = विद्युत बल, q = विद्युत चार्ज
विद्युत क्षेत्रको समीकरणमा F लाई तौलको समीकरणमा w सँग प्रतिस्थापन गर्नुहोस्:
E = F/q = w/q
E = (१० x १० -६ उष्णकटिबंधीय) / (०.५ x १० -६ सेल्सियस)
E = १० एन / ०.५ सेल्सियस
ई = २० एन/सी
८. तलको चित्रमा देखाइए अनुसार दुई चार्जहरू q 1 = 32 μC र q 2 = -214 μC लाई x को दूरीले छुट्याइएको छ। q 2 बाट १० सेमी टाढा P बिन्दुमा कुनै विद्युत क्षेत्र छैन । x पत्ता लगाउनुहोस्।
ज्ञात:
चार्ज १ (Q १ ) = ३२ μC
चार्ज २ (Q २ ) = -२१४ μC
बिन्दु P को q 1 बाट दूरी = x + 10 सेमी
बिन्दु P को q 2 बाट दूरी = 10 सेमी
चाहियो: x
समाधान:
E १ = चार्ज Q १ द्वारा उत्पादित विद्युत क्षेत्र । विद्युत क्षेत्रको दिशा Q १ बाट टाढा छ किनभने Q १ धनात्मक छ। E २ = Q २ द्वारा उत्पादित विद्युत क्षेत्र । विद्युत क्षेत्रको दिशा Q २ तिर औंल्याउँछ किनभने Q २ ऋणात्मक छ।
Q २ बाट १० सेमी टाढा रहेको बिन्दु p मा कुनै नेट बल छैन
वर्ग सूत्र प्रयोग गर्नुहोस्:
९. चार्ज गरिएको बिन्दु q चार्ज (+) द्वारा उत्पादित विद्युत क्षेत्रमा P बिन्दुमा हुन्छ , यसरी यसको बल ०.०५ N हुन्छ। यदि चार्ज +५ × l० –६ कुलम्ब छ भने, बिन्दु C मा विद्युत क्षेत्रको परिमाण कति हुन्छ?
ज्ञात:
विद्युत बल (F) = ०.०५ न्यूटन
विद्युतीय चार्ज (Q) = +५ × l० –६ कुलम्ब = ०.०००००५
चाहिएको: बिन्दु P मा विद्युत क्षेत्र
समाधान:
E = F / Q
E = ०.०५ न्यूटन / ०.०००००५ कुलम्ब
E = ०.०५ न्यूटन / ०.०००००५ कुलम्ब
E = १०,००० न्यूटन/कुलम्ब
E = १० ४ उष्णकटिबंधीय
E = १० ४ NC -१
- स्थिर बिजुली के हो? उत्तर: स्थिर बिजुली भन्नाले वस्तुहरूको सतहमा विद्युतीय चार्ज जम्मा हुनुलाई बुझाउँछ। यसलाई "स्थिर" भनिन्छ किनभने चार्जहरू वर्तमान बिजुली जस्तै चल्ने वा बग्ने भन्दा एउटै क्षेत्रमा रहन्छन्।
- स्थिर बिजुली कसरी उत्पादन हुन्छ? उत्तर: स्थिर बिजुली प्रायः ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्जिङ प्रक्रिया मार्फत उत्पन्न हुन्छ, जहाँ केही सामग्रीहरू फरक सामग्रीसँग घर्षण सम्पर्कमा आउँदा चार्ज हुन्छन्। बेलुनलाई कपालमा रगड्दा वा रबरको सोल भएको जुत्तामा कार्पेटमा हिंड्दा स्थिर चार्जहरू जम्मा हुन सक्छन्।
- कार्पेटमा हिँडेपछि ढोकाको ह्यान्डल छुँदा कहिलेकाहीं किन झट्का लाग्छ? उत्तर: कार्पेटमा हिंड्दा, विशेष गरी सुख्खा अवस्थामा, तपाईंको शरीरमा स्थिर चार्जहरू जम्मा हुन सक्छ। जब तपाईं ढोकाको नब वा अन्य कन्डक्टर छुनुहुन्छ, चार्जहरू चाँडै डिस्चार्ज हुन सक्छन्, जसको परिणामस्वरूप स्थिर झट्का लाग्छ।
- आर्द्रताले स्थिर बिजुलीलाई कसरी असर गर्छ? उत्तर: आर्द्रताले स्थिर बिजुलीको निर्माणलाई कम गर्छ। हावामा रहेका पानीका अणुहरूले विद्युतीय चार्जहरू नष्ट गर्न मद्दत गर्न सक्छन्। सुख्खा दिनहरूमा, स्थिर बिजुली जम्मा हुने र झट्का लाग्ने सम्भावना बढी हुन्छ।
- किन केही पदार्थहरूमा अरूको तुलनामा स्थिर चार्ज विकास हुने सम्भावना बढी हुन्छ? उत्तर: इलेक्ट्रोनहरू समात्ने वा स्थानान्तरण गर्ने क्षमतामा पदार्थहरू फरक हुन्छन्। रबर वा केही प्लास्टिक जस्ता केही पदार्थहरूले अरूको तुलनामा इलेक्ट्रोनहरू सजिलै प्राप्त गर्ने वा गुमाउने गर्छन्, जसले गर्दा तिनीहरू स्थिर चार्ज निर्माण हुने सम्भावना बढी हुन्छ।
- इलेक्ट्रोस्कोपको पछाडिको सिद्धान्त के हो? उत्तर: इलेक्ट्रोस्कोप भनेको स्थिर चार्जको उपस्थिति पत्ता लगाउन प्रयोग गरिने उपकरण हो। यसमा सामान्यतया धातुको पन्नीका दुई पातला पातहरूसँग जोडिएको धातुको रड हुन्छ। जब चार्ज गरिएको वस्तु रडको नजिक ल्याइन्छ, समान चार्जहरूको विकृतिको कारणले पातहरू अलग हुन्छन्, जसले स्थिर बिजुलीको उपस्थितिलाई संकेत गर्दछ।
- ग्राउन्डिङले स्थिर शुल्क कसरी हटाउँछ? उत्तर: ग्राउन्डिङले अतिरिक्त चार्जलाई पृथ्वीमा सर्ने बाटो प्रदान गर्दछ, जुन चार्जहरूको विशाल भण्डार हो। जब स्थिर रूपमा चार्ज गरिएको वस्तु ग्राउन्ड हुन्छ, अतिरिक्त चार्जहरू तटस्थ हुन्छन्, स्थिर निर्माणलाई कम गर्दछ वा हटाउँछ।
- अन्नको साइलोमा वा हवाईजहाजमा इन्धन भर्ने क्रममा किन स्पार्कहरू देख्न सकिन्छ र यो किन खतरनाक छ? उत्तर: अन्नलाई सतहमा सार्दा वा रगड्दा स्थिर बिजुली उत्पन्न हुन सक्छ, र इन्धनको प्रवाहको लागि पनि यही कुरा लागू हुन्छ। यदि स्थिर चार्ज जम्मा भयो भने, यो स्पार्कको रूपमा निस्कन सक्छ। ज्वलनशील ग्याँस, धुलो, वा तरल पदार्थ भएको वातावरणमा (जस्तै अन्न साइलोमा वा हवाईजहाजमा इन्धन भर्दा), यी स्पार्कहरूले ज्वलनशील पदार्थलाई प्रज्वलित गर्न सक्छन्, जसले गर्दा विस्फोट हुन्छ।
- एन्टिस्टेटिक स्प्रे वा उत्पादनहरूले कसरी काम गर्छन्? उत्तर: एन्टिस्टेटिक स्प्रे र उत्पादनहरूमा सामान्यतया यस्ता पदार्थहरू हुन्छन् जसले सतहहरूलाई थोरै प्रवाहकीय बनाउँछन्। यसो गरेर, तिनीहरूले स्थिर चार्जहरूको निर्माणलाई रोक्छन् वा जम्मा हुने कुनै पनि चार्जहरूलाई नष्ट गर्न मद्दत गर्छन्।
-
ट्राइबोइलेक्ट्रिक शृङ्खला भनेको के हो? उत्तर : ट्राइबोइलेक्ट्रिक शृङ्खला भनेको एउटा सूची हो जसले अर्को पदार्थसँग घिस्दा सकारात्मक वा नकारात्मक रूपमा चार्ज हुने प्रवृत्तिको आधारमा सामग्रीहरूलाई श्रेणीबद्ध गर्दछ। सूचीको शीर्षमा रहेका पदार्थहरू सकारात्मक रूपमा चार्ज हुने प्रवृत्ति हुन्छ, जबकि तल रहेका पदार्थहरू नकारात्मक रूपमा चार्ज हुने प्रवृत्ति हुन्छ।
