Malae eletise - faʻafitauli ma fofo

Malae eletise - faʻafitauli ma fofo

1. O le Point A o loʻo i le ogatotonu i le va o ni moliaga se lua. E tutusa le tele o moliaga uma e lua ae e faʻafeagai le faʻailoga ma e vaeluaina i le mamao e pei o le a. O le tele o le fanua eletise i le tulaga A e 36 N/C. Afai e alu le point A i le 1/2a e latalata i se tasi o moliaga uma e lua , o le a le tele o le fanua eletise i le tulaga A?

Ua iloa:

Totogi 1 (q ₁ ) = +Q

Totogi 2 (q ₂ ) = -Q

O le mamao i le va o le moli 1 ma le tulaga A (r _1A ) = ½ a

O le mamao i le va o le moli 2 ma le tulaga A (r _2A ) = ½ a

Le tele o le fanua eletise i le tulaga A (E_A) = 36 NC^-1

Manaomia: Le tele o le fanua eletise

Fofo:

laʻa 1.

O le fanua eletise e gaosia e se totogi +Q i le tulaga A :

E lelei le moliaga o le suega ma e lelei le moliaga 1 ina ia faasino atu le itu o le fanua eletise i le moliaga 2.

O le eletise e maua mai i se avega -Q i le tulaga A :

E lelei le moliaga o le suega ae e leaga le moliaga 2 o lea la e faasino atu ai le itu o le fanua eletise i le moliaga 2.

O le taunuuga o le fanua eletise i le tulaga A:

Laa 2.

Afai e siitia le tulaga A e latalata i le moli 1 ona:

Le mamao i le va o le totogi 1 ma le tulaga A (r)_1A) = ¼ a

O le mamao i le va o le totogi 2 ma le tulaga A (r_2A) = ¾ a

E gaosia le fanua eletise e le totogi +Q i le tulaga A :

E lelei le moliaga o le suega ma e lelei le moliaga 1 ina ia faasino atu le itu o le fanua eletise i le moliaga 2.

E gaosia le fanua eletise e le totogi -Q i le tulaga A :

E lelei le moliaga o le suega ae e leaga le moliaga 2 o lea la e faasino atu ai le itu o le fanua eletise i le moliaga 2.

O le taunuuga o le fanua eletise i le tulaga A:

2. Lua moliaga q_A = 1 μC ma le q_B = 4 μC ua vaeluaina i se mamao e 4 cm (k = 9 x 10⁹ N m² C^-2). O le a le telē o le fanua eletise i le ogatotonu i le va o le q_A ma q_B.

Ua iloa:

Totogi A (q_A) = 1 μC = 1 x 10^-6 C

Totogi B (q_B) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

k = 9 x 10 ⁹ N m ² C ⁻²

Mamao i le va o moligao A ma le B (r_AB) = 4 cm = 0.04 mita

Mamao i le va o le totogi A ma le ogatotonu (r_A) = 0.02 mitas

Mamao i le va o le totogi B ma le ogatotonu (r_B) = 0.02 mitas

Iloa: Le tele o le fanua eletise

Fofo:

O le fanua eletise e gaosia e le avega A i le ogatotonu:

E lelei le moliaga o le suega ma e lelei le moliaga A ina ia faasino atu le itu o le fanua eletise i le moliaga B.

O le fanua eletise e gaosia e le avega B i le ogatotonu:

E lelei le moliaga o le suega ma e lelei le moliaga B ina ia faasino atu le itu o le fanua eletise i le moliaga A.

O le taunuuga o le fanua eletise i le ogatotonu:

E_A ma le E_B ia i ai le itu faafeagai.

E = E_B - E._A = 9x10^{7 -} 2.25 x 10⁷ = 6.75x10⁷ NC^-1

3. E tusa ai ma le ata o loʻo i lalo, o fea o iai le tulaga P ina ia tutusa ai le tele o le fanua eletise i le tulaga P ma le 0? (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

fofo

Afai o loʻo i le agavale o le tulaga P Q₁; le fanua eletise na gaosia e Q₁ i luga o le tulaga P e faasino i le agavale (ese mai Q₁) ma le fanua eletise na gaosia e Q₂ i luga o le tulaga P e faasino i le taumatau (faasino i le Q₁). O le itu o le fanua eletise e faafeagai o lea la o le fanua eletise i le tulaga P = 0.

Ua iloa:

Q ₁ = +9 μC = +9 x 10 ⁻⁶ C

Q ₂ = -4 μC = -4 x 10 ⁻⁶ C

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Mamao i le va o le avega 1 ma le avega 2 = 3 cm

Mamao i le va Q₁ ma le tulaga P (r_1P) = a

Mamao i le va Q₂ ma faasino P (r_2P) = 3 + a

Mana'omia: Tulaga o le tulaga P

Fofo:

O le tulaga P o lo'o i le agavale o le Q₁.

O le fanua eletise e gaosia e Q₁ i le tulaga P:

E lelei le totogi o le suega ma e lelei le Q₁ e lelei ina ia agai i le agavale le itu o le fanua eletise.

O le fanua eletise e gaosia e Q₂ i le tulaga P :

E lelei le totogi o le suega ma e lelei le Q₂ e leaga o lea la ua i le taumatau le itu o le fanua eletise.

O le taunuuga o le fanua eletise i le tulaga A:

Faaaoga le fua fa'atatau fa'atafafā e su'e ai se :

Mamao i le va Q₂ ma faasino P (r_2P) = 3 + a = 3 – 1.8 = 1.2 senitimita pe 3 + a = 3 – 9 = -6 cm.

Mamao i le va Q₁ ma faasino P (r_1P) = a = -9 cm po'o le -1.8 cm.

O lo'o iai le Point P i le 1.2 cm taumatau o Q₂.

4. Totogi q₃ o lo'o i le 5 cm i le taumatau o le q₂, e pei ona faʻaalia i le ata o loʻo i lalo. O le a le tele o le fanua eletise i le totogi q₃ (1 µC = 10^-6 C).

Fofo:

Totogi q₃ e lelei ina ia tutusa le itu o le fanua eletise i le totogi q₃ e faasino i le totogi e to'esea ai le q₂ (E₂) ma 'ese mai le totogi fa'aopoopo q₁ (E₁). O le taunuuga o le fanua eletise o le aofaʻi lea o le fanua eletise E₁ ma le E₂.

Ua iloa:

Totogi q₁ = 5 µC = 5 x 10^-6 Coulomb

Totogi q₂ = 5 µC = -5 x 10^-6 Coulomb

Mamao i le va o totogi q₁ ma totogi q₃ (r₁) = 15 senitimita = 0.15 mita = 15 x 10^-2 mita

Mamao i le va o totogi q₂ ma totogi q₃ (r₂) = 5 senitimita = 0.05 mita = 5 x 10^-2 mita

k = 9 x 10 ⁹ N m ² C ^-2

Mana'omia: O le fanua eletise i le totogi q₃

Fofo:

O le fanua eletise 1:

E ₁ = kq ₁ / r ₁ ²

E ₁ = (9 x 10 ⁹ )(5 x 10 ^-6 ) / (15 x 10 ^-2 ) ²

E ₁ = (45 x 103 ⁾ / (225 x 10 ^-4 )

E ₁ = 0.2 x 10 ⁷ N/C

O le fanua eletise 2:

E ₂ = kq ₂ / r ₂ ²

E ₂ = (9 x 10 ⁹ )(5 x 10 ^-6 ) / (5 x 10 ^-2 ) ²

E₂ = (45 x 10³) / (25 x 10^-4)

E ₂ = 1.8 x 10 ⁷ N/C

O le taunuuga o le fanua eletise:

O le taunuuga o le fanua eletise i le totogi q₃ :

E = E ₂ – E ₁ = (1.8 x 10 ⁷ ) – (0.2 x 10 ⁷ ) = 1.6 x 10 ⁷ N/C

O le itu o le fanua eletise e faasino i le agavale (itu tutusa ma le E₂).

5. E lua ni moli e vaeluaina e pei ona faaalia i le ata o loo i lalo. O le a le fanua eletise i le tulaga P (k = 9 x 10⁹ N m² C^-2)

fofo

Ua iloa:

Totogi q_A = +2.5 tikeri Celsius

Totogi q_B = -2 C

Mamao i le va o totogi q_A ma le tulaga P (r_A) = 5 m

Mamao i le va o totogi q_B ma le tulaga P (r_B) = 2 m

k = 9 x 10 ⁹ N m ² C ^-2

Mana'omia: le tele o le fanua eletise i le tulaga P.

Fofo:

O le fanua eletise A:

EA = _kqA / _rA ²_​

E _A = (9 x 10 ⁹ )(2.5) / (5) ²

EA = ₍ 22.5 x 109 ⁾ / 25

EA = 0.9 x ^{109 N} _/ C

O le fanua eletise B:

E _B = kq _B / r _B ²

E _B = (9 x 10 ⁹ )(2) / (2) ²

EB = (18 x 10 ₉ ⁾ / 4

E_B = 4.5x10⁹ N / I

O le taunuuga o le fanua eletise:

O le taunuuga o le fanua eletise i le tulaga P:

E = E_B – EA = (4.5 – 0.9) x 10⁹ = 3.6x10⁹ N / I

O le itu agai i le agavale (itu tutusa ma le E_B).

6. Lua moliaga Q₁ = -40 µC ma le Q₂ = +5 µC e pei ona faaalia i le ata o loo i lalo (k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2 ma le 1 µC = 10^-6 C),. O le a le telē o le fanua eletise i le tulaga P.

Ua iloa:

Totogi q₁ = -40 µC = -40 x 10^-6 C

Totogi q₂ = +5 µC = +5 x 10^-6 C

Mamao i le va o le q₁ ma le tulaga P (r₁) = 40 senitimita = 0.4 mita = 4 x 10^-1 m

Mamao i le va o le q₂ ma le tulaga P (r₂) = 10 senitimita = 0.1 = 1 x 10^-1 m

k = 9 x 10 ⁹ N m ² C ^-2

Mana'omia: le tele o le fanua eletise i le tulaga P.

Fofo:

O le fanua eletise 1:

E₁ = kq₁ /r₁²

E ₁ = (9 x 10 ⁹ )(40 x 10 ^-6 ) / (4 x 10 ^-1 ) ²

E ₁ = (360 x 103 ⁾ / (16 x 10 ^-2 )

E ₁ = 22.5 x 10 ⁵ N/C

O le fanua eletise 2:

E ₂ = kq ₂ / r ₂ ²

E ₂ = (9 x 10 ⁹ )(5 x 10 ^-6 ) / (1 x 10 ^-1 ) ²

E ₂ = (45 x 10 ³ ) / 1 x 10 ^-2

E ₂ = 45 x 10 ⁵ N/C

O le taunuuga o le fanua eletise:

O le taunuuga o le fanua eletise i le tulaga P:

E = E₂ – E1 = (45 – 22.5) x 10⁵ = 22.5x10⁵ N / I

E = 2.25 x ¹⁰⁶ N/C

O le itu o le fanua eletise e faasino i le taumatau (itu tutusa ma le E₂).

7. Totogi e lua e pei ona faaalia i le ata o loo i lalo.

O fea o iai le tulaga P ina ia tutusa le tele o le fanua eletise i le tulaga P ma le 0. k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µC = 10^-6 C.

Ua iloa:

Totogi 1 (q₁) = -9 µC = -9.10^-6 Coulomb

Totogi 2 (q₂) = 1 µC = 1.10^-6 Coulomb

Mamao i le va o le q₁ ma q₂ (r₁₂) = 1cm

^k = 9.10 ⁹ Nm2 ^.C -2

Mana'omia: Tulaga o le tulaga P

Fofo:

E₁ = le tele o le fanua eletise na gaosia e le q₁ i le tulaga P

O le faasinoga a E₁ i q₁ auā q₁ e leaga.

E₂ = le tele o le fanua eletise na gaosia e le q₂ i le tulaga P

O le faasinoga a E₂ ese mai q₂ auā q₂ e lelei.

O le fanua eletise i le tulaga = 0.

Faaaoga le fua fa'atatau fa'atafafā:

Mamao i le va o P ma le q₂ = x = 0.5 senitimita.

O le tulaga P o lo'o i le 0.5 cm i le taumatau q₂ pe 0.25 cm agai i le agavale q₁.

8. E tusa ai ma le ata o loʻo i lalo, afai o le tele o le fanua eletise i le tulaga P = k Q/x², ona x = ….

Ua iloa:

EP = k Q / _x ²

Mana'omia: x

Fofo:

E₂ = O le tele o le fanua eletise i le tulaga P e ala i le moliaga +32Q

r₂ =Mamao i le va o le totogi +32Q ma le tulaga P = a + x

Faaaoga le fua fa'atatau fa'atafafā:

1. O le ā le fanua eletise?
   • taliO se fanua eletise o se vaega e siomia ai se mea ua molia lea e mafai ona oo i ai malosiaga eletise e isi mea ua molia. O se fanua vector, o lona uiga e iai lona tele ma lona itu i vaega uma.
2. E faʻapefea ona fuafuaina le malosi o se fanua eletise?
   • tali: Le malosi po'o le tele o se fanua eletise $E$ i se tulaga ua faʻamatalaina o le malosi $F$ na oo i ai i se totogi lelei o le suega q₀​ ua tuu i lena tulaga, vaevaeina i le tele o le moliaga o le suega lava ia: E=​F/q₀​.
3. E faʻapefea ona fesuisuiaʻi le fanua eletise ona o se totogi o se vaega e tusa ai ma le mamao?
   • tali: O le fanua eletise $E$ ona o se totogi o le 'point charge' $Q$ e fa'afeagai ma le sikuea o le mamao $r$ mai le moliaga. O le sootaga e tuuina mai e E=kQ/r², fea $k$ o le tumau a Coulomb.
4. O le ā le itu e agai i ai le fanua eletise ona o se totogi lelei?
   • taliO le fanua eletise ona o se totogi lelei e faasino i fafo mai le totogi. Mo se totogi leaga, e faasino le fanua i totonu i le fa'alava, agai atu i le totogi.
5. E faʻapefea ona e faʻatusalia fanua eletise i se faʻataʻitaʻiga?
   • taliE mafai ona fa'atusalia fa'ata'ita'i fanua eletise e fa'aaoga ai laina o le fanua (po'o laina o le malosi). O le itu o le fanua i so'o se tulaga e fa'atatau i le laina o le fanua i lena tulaga, ma o le mafiafia o laina e fa'ailoa mai ai le tele o le fanua.
6. O le ā e tupu i le fanua eletise i totonu o se avetaʻavale i le paleni eletise?
   • taliI totonu o se aveta'avale i le paleni eletise, o le fanua eletise e leai se mea. E mafua ona o so'o se fanua i fafo e mafua ai ona toe tufatufa atu eletonika saoloto i totonu o le aveta'avale, ma fa'aleaogaina ai le fanua i fafo i totonu.
7. E faapefea ona amio laina o le fanua eletise e lata i se pito maai o se ave eletise?
   • taliI tafatafa o se pito ma'ai po'o se pito ma'ai o se aveta'avale eletise, e sili atu ona fa'aputuina laina eletise, ma mafua ai ona malosi le eletise i lena vaega. O le fa'avae lea o le fa'agaoioiga o masini e pei o le uila.
8. E faʻapefea ona faʻatatauina mataupu faavae o le superposition i fanua eletise?
   • taliO le fanua eletise ona o le tele o moliaga i se tulaga e na o le aofaiga vector o fanua eletise ona o moliaga taʻitasi. Ua taʻua lea o le mataupu faavae o le superposition.
9. E faapefea ona fesootai le galuega e faia e se sui mai fafo ma le fanua eletise pe a faagaoioia se avega i totonu o le fanua?
   • tali: O le galuega $W$ faia e se sui mai fafo i le fa'agaoioia o se totogi $q$ mai le tasi tulaga i le isi i totonu o se fanua eletise e tutusa ma le leaga o le suiga i le malosiaga eletise, lea e $W=q\times \Delta V$, fea $\Delta V$ o le suiga lea i le gafatia eletise.

10. E mafai ea e laina o le eletise ona sopoia le tasi ma le isi?

    • taliLeai, e le mafai e laina o le eletise ona sopoia le tasi ma le isi. Afai e sopoia, o lona uiga o le mea o loʻo feiloaʻi ai, e lua itu eseese o le fanua eletise, lea e le mafai.