Faʻataʻitaʻiga o Fesili e uiga i le Malosi o le Fanua Eletise
O le malosi o le fanua eletise o se manatu faavae i le fisiki e faʻamatalaina ai le malosi o se fanua eletise i se tulaga faapitoa i le vateatea. O fanua eletise e gaosia e avega eletise ma e mafai ona aʻafia ai isi avega i totonu o lena fanua. Ina ia malamalama atili i lenei manatu, seʻi o tatou tilotilo i ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli e fesoʻotaʻi ma le malosi o le fanua eletise ma le auala e foia ai.
Fa'avae o Fanua Eletise
A o le'i o'o atu i fa'ata'ita'iga o fa'afitauli, se'i o tatou toe iloilo teisi le manatu autū o fanua eletise. O le malosi o le fanua eletise (\(E\)) i se tulaga i le vateatea ua fa'amatalaina o le malosi (\(F\)) i le iunite o le totogi (\(q\)) e o'o i ai se totogi fa'ata'ita'i la'ititi i lena tulaga:
\[ E = \frac{F}{q} \]
O fea:
– \(E\) o le malosi o le fanua eletise (N/C poʻo le V/m),
– o le \(F\) o le malosiaga eletise e oo i ai le moliaga (N),
– O le \(q\) o le telē o le totogi fa'ata'ita'i (C).
Afai o le puna o le fanua eletise o se totogi fa'apitoa \(Q\), o lona uiga o le malosi o le fanua eletise i se mamao \(r\) mai le totogi e tu'uina atu e le fua fa'atatau:
\[ E = \frac{k \cdot |Q|}{r^2} \]
O fea:
– \(k\) o le tumau Coulomb (\(8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2\)),
– o le \(Q\) le totogi autū (C),
– O le \(r\) o le mamao mai le puna o le avega i le nofoaga e matauina ai (m).
Fa'ata'ita'iga Fesili 1: Fanua Eletise e ala i se Totogi o le Point
Fesili: O se avega \(Q\) e \(5 \times 10^{-6} \, \text{C}\) ua tu'u i le amataga (0,0). Fuafua le malosi o le fanua eletise i se mamao e 2 mita mai le avega.
Tali:
Mai le fua fa'atatau o le fanua eletise e ala i se totogi fa'apitoa, e mafai ona tatou fuafuaina le malosi o le fanua eletise e pei ona taua i lalo:
\[ E = \frac{k \cdot |Q|}{r^2} \]
Ulufale i tau o \(k\), \(Q\), ma le \(r\):
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \times 5 \times 10^{-6}}{2^2} \]
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9 \times 5 \times 10^{-6}}{4} \]
\[ E = \frac{44.95 \times 10^3}{4} \]
\[ E = 11.2375 \times 10^3 \]
\[ E = 11,237.5 \, \text{N/C} \]
O lea la, o le malosi o le fanua eletise i le mamao e 2 mita mai le uaea e \(11,237.5 \, \text{N/C}\).
Faʻataʻitaʻiga 2: Faʻaputuga o Fanua Eletise
Fesili: E lua moli eletise, \(Q_1 = 4 \times 10^{-6} \, \text{C}\) ma le \(Q_2 = -3 \times 10^{-6} \, \text{C}\) ua tuu i se mamao e 3 mita le va. Fuafua le malosi o le fanua eletise i le ogatotonu i le va o moli eletise e lua.
Tali:
Muamua, tatou te fuafuaina le fanua eletise e maua mai i moliaga taitasi i le ogatotonu.
Mo le totogi \(Q_1\):
\[ r_1 = \frac{3}{2} = 1.5 \, \text{m} \]
\[ E_1 = \frac{k \cdot |Q_1|}{r_1^2} \]
\[ E_1 = \frac{8.99 \times 10^9 \times 4 \times 10^{-6}}{1.5^2} \]
\[ E_1 = \frac{35.96 \times 10^3}{2.25} \]
\[ E_1 = 15.9822 \fa'ateleina le 10^3 \]
\[ E_1 = 15,982.2 \, \text{N/C} \]
Mo le totogi \(Q_2\):
\[ r_2 = 1.5 \, \text{m} \]
\[ E_2 = \frac{k \cdot |Q_2|}{r_2^2} \]
\[ E_2 = \frac{8.99 \times 10^9 \times 3 \times 10^{-6}}{1.5^2} \]
\[ E_2 = \frac{26.97 \times 10^3}{2.25} \]
\[ E_2 = 11.9822 \fa'ateleina le 10^3 \]
\[ E_2 = 11,982.2 \, \text{N/C} \]
Talu ai o le \(Q_1\) e lelei ae o le \(Q_2\) e leaga, o le a mou atu o latou fanua eletise i le ogatotonu. O lea la, matou te faaopoopoina fanua eletise e lua:
\[ E = E_1 + E_2 \]
\[ E = 15,982.2 + 11,982.2 \]
\[ E = 27,964.4 \, \text{N/C} \]
O lea la, o le malosi o le fanua eletise i le ogatotonu i le va o moliaga e lua o le \(27,964.4 \, \text{N/C}\).
Faataitaiga 3: Fanua Eletise e se Dipole
Fesili: O se dipole eletise e aofia ai ni moliaga se lua \(\pm 4 \times 10^{-6} \, \text{C}\) e 1 cm le va. Fuafua le malosi o le fanua eletise i se tulaga e 1 mita mai le ogatotonu o le dipole i luga o le axis o le dipole.
Tali:
O le malosi o le fanua eletise i luga o le axis o le dipole (mo mamao e lava le tele pe a faʻatusatusa i le mamao i le va o totogi o le dipole) e tuʻuina mai e:
\[ E = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \cdot \frac{2p}{r^3} \]
O fea o le \(p\) o le taimi o le dipole eletise (\(p = q \cdot d\)), o le \(d\) o le mamao i le va o le dipole charges, ma le \(r\) o le mamao mai le ogatotonu o le dipole i le nofoaga e matauina ai.
Muamua, fuafua le taimi dipole:
\[ p = q \cdot d \]
\[ p = 4 \times 10^{-6} \cdot 0.01 \]
\[ p = 4 \times 10^{-8} \, \text{C m} \]
Ona fuafua lea o le malosi o le fanua eletise:
\[ E = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \cdot \frac{2p}{r^3} \]
\[ E = \frac{8.99 \times 10^9}{1} \cdot \frac{2 \times 4 \times 10^{-8}}{1^3} \]
\[ E = 8.99 \times 10^9 \cdot 8 \times 10^{-8} \]
\[ E = 7.192 \times 10^2 \]
\[ E = 719.2 \, \text{N/C} \]
O lea la, o le malosi o le fanua eletise i se tulaga e 1 mita mai le ogatotonu o le dipole i luga o le axis dipole o le \(719.2 \, \text{N/C}\).
I'uga
O le malamalama i le malosi o le eletise e taua tele i le fisiki ma ona faʻaoga. O faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli o loʻo i luga o loʻo faʻaalia ai le auala e mafai ai ona faʻaaogaina mataupu faavae autu o eletise e fuafua ai le malosi o le eletise i faʻatulagaga eseese o le mamafa. O faʻafitauli faʻataʻitaʻi e pei o nei e matua fesoasoani tele i le malamalama i le manatu ma le faʻaoga o le tulafono a Coulomb ma le faʻapipiʻiina o le eletise. O le malamalama ma le faʻataʻitaʻiina o nisi faʻafitauli, e mafai ona tatou faʻalauteleina lo tatou malamalama i fegalegaleaiga eletise i faiga eseese.
