Fa'ata'ita'iga o Fesili e Talanoaina ai le Eletise Tumau
Pendahuluan
O le eletise tumau o se mea fa'aletino e masani ona tatou fetaia'i i o tatou olaga i aso faisoo. Mai le aafiaga o le maua o se te'i eletise la'ititi pe a pa'i atu i se 'au o le faitoto'a i le aafiaga o lauulu e tutu i le pito pe a selu i se selu palasitika, e mafai ona fa'amatalaina mea uma e ala i mataupu fa'avae o le eletise tumau. O lenei tusiga o le a talanoaina ai ni fa'ata'ita'iga o fa'afitauli o le eletise tumau, o lo'o fa'amatalaina ai manatu fa'avae ma fa'aogaina tulafono fa'atatau.
Malamalama i le Eletise Tumau
O le eletise tumau o le faaputuputuina lea o le eletise i luga o se mea. E tupu lenei mea ona o le fesiitaiga o eletise mai le tasi mea i le isi, e masani ona mafua mai i le fete’ena’iga, e pei o le milimiliina o se paluni i lauulu. O le malosi e mafua mai i lenei eletise e pulea e le tulafono a Coulomb.
O le tulafono a Coulomb e faʻapea mai o le malosi i le va o ni mea e lua ua molia e tutusa ma le fua o le tele o ia moliaga taʻitasi ma e faʻafeagai ma le sikuea o le mamao i le va o laʻua. O le fua faʻatatau faʻamatematika mo lenei tulafono o le:
\[ F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}} \]
O fea:
– \( F \) o le malosi i le va o moliaga e lua,
– \( k \) o le tumau Coulomb (\( 8.99 \times 10^9 \, N \cdot m^2 / C^2 \)),
– o le \( q_1 \) ma le \( q_2 \) o le telē lea o le eletise, ma
– \( r \) o le mamao i le va o moligao e lua.
Fesili Fa'ata'ita'i ma Talanoaga
Fesili 1: Fuafuaina o le Malosiaga Eletise a Coulomb
E lua ni moli eletise e tutusa le lapopo'a ma le \( 5 \, \mu C \) ma le \( -3 \, \mu C \) ua tu'u i le mamao e 20 cm. Fa'atatau le malosi eletise i le va o moli eletise e lua!
Talanoaga:
Muamua, liliu iunite o le totogi ma le mamao i le faiga faavaomalo (SI):
– \( q_1 = 5 \, \mu C = 5 \times 10^{-6} \, C \)
– \( q_2 = -3 \, \mu C = -3 \times 10^{-6} \, C \)
– \( r = 20 \, cm = 0.2 \, m \)
Fa'aaoga le tulafono a Coulomb e fuafua ai le malosi:
\[ F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}} \]
Suitulaga tau ua iloa:
\[ F = \left( 8.99 \times 10^9 \frac{N \cdot m^2}{C^2} \right) \frac{{|5 \times 10^{-6} \, C \times (-3 \times 10^{-6} \, C)|}}{{(0.2 \, m)^2}} \]
\[ F = \left( 8.99 \times 10^9 \right) \frac{{15 \times 10^{-12}}}{{0.04}} \]
\[ F = \left( 8.99 \times 10^9 \right) \times 3.75 \times 10^{-10} \]
\[ F = 3.37 \, N \]
O le malosi i le va o moliaga e lua e 3.37 N ma talu ai e le lelei se tasi o moliaga, o lea e tosina ai le malosi lea.
Fesili 2: O le Aafiaga o le Mamao i le Malosiaga o Coulomb
E lua ni moli \( +4 \, \mu C \) ma le \( +6 \, \mu C \) ua tuu i le mamao e 0.1 m. Afai e faateleina le mamao i le va o moli e lua i le 0.2 m, fuafua pe faapefea ona suia le malosi o le Coulomb!
Talanoaga:
Muamua, fuafua le malosi i le mamao muamua \( 0.1\, m \):
– \( q_1 = 4 \, \mu C = 4 \times 10^{-6} \, C \)
– \( q_2 = 6 \, \mu C = 6 \times 10^{-6} \, C \)
– \( r_1 = 0.1 \, m \)
\[ F_1 = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r_1^2}} \]
Suitulaga tau ua iloa:
\[ F_1 = \left( 8.99 \times 10^9 \right) \frac{{24 \times 10^{-12}}}{{(0.1)^2}} \]
\[ F_1 = \left( 8.99 \times 10^9 \right) \times 2.4 \times 10^{-10} \]
\[ F_1 = 2.1576 \, N \]
Ia, fuafua le malosi i le mamao fou \( 0.2 \, m \):
– \( r_2 = 0.2 \, m \)
\[ F_2 = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r_2^2}} \]
\[ F_2 = \left( 8.99 \times 10^9 \right) \frac{{24 \times 10^{-12}}}{{(0.2)^2}} \]
\[ F_2 = \left( 8.99 \times 10^9 \right) \times 6 \times 10^{-11} \]
\[ F_2 = 0.5394 \, N \]
O lea la, a fa'ateleina le mamao i le va o moliaga e lua mai le 0.1 m i le 0.2 m, e fa'aitiitia le malosi o le Coulomb mai le 2.1576 N i le 0.5394 N.
Fa'afitauli 3: Galuega o le Fesiita'iina o se Avega
O se avega \( q = 2 \, \mu C \) e siitia mai le tulaga A i le tulaga B i totonu o se fanua eletise e iai ni gafatia \( V_A = 100 \, V \) ma \( V_B = 40 \, V \). O le a le tele o le galuega e faia e siitia ai le avega?
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le galuega e faia e faʻagaoioi ai se totogi i totonu o se fanua eletise e faʻaaoga ai le fua faʻatatau:
\[ W = q (V_A – V_B) \]
Suitulaga tau ua iloa:
– \( q = 2 \, \mu C = 2 \times 10^{-6} \, C \)
– \( V_A = 100 \, V \)
– \( V_B = 40 \, V \)
\[ W = (2 \times 10^{-6} \, C) (100 \, V – 40 \, V) \]
\[ W = (2 \times 10^{-6} \, C) \times 60 \, V \]
\[ W = 1.2 \times 10^{-4} \, J \]
O lea la, o le galuega e fai e fa'agaoioi ai le avega e \( 1.2 \times 10^{-4} \, J \).
I'uga
O le eletise tumau o se mea mata'ina e masani ona i ai sona sao i tulaga eseese i aso uma. O le malamalama i manatu faavae e pei o le tulafono a Coulomb ma mataupu faavae o fanua eletise e taua tele mo le iloiloina ma le foia o faafitauli e fesootai i ai. E ala i faataitaiga na talanoaina, e mafai ona tatou faaaogaina mataupu faavae o le fisiki e malamalama ai i fegalegaleaiga i le va o avega eletise ma le tele o malosiaga o loʻo galulue i le va o latou. Faatasi ai ma se malamalamaga mautu, e mafai ona tatou talisapaia ma pulea lelei le mea o loʻo tupu i le eletise tumau i le olaga i aso faisoo.
