Elektriciteti statik - problemet dhe zgjidhjet
Forca elektrike
1. Pika A në një fushë elektrike . Madhësia e fushës elektrike në pikën A = 0.5 NC -1 . Nëse një ngarkesë 0.25-C vendoset në pikën A, atëherë cila është forca elektrike e ushtruar mbi ngarkesën?
I njohur:
Fusha elektrike në pikën A = 0.5 NC -1
Ngarkesa elektrike në pikën A = 0.25 C
Kërkohet: Forcë elektrike
zgjidhje:
F = q E
F = (0.25 C)(0.5 NC -1 )
F = 0.125 N
2. Dy ngarkesa 5 C dhe 4 C janë të ndara nga njëra-tjetra me një distancë prej 3 metrash. Nëse konstantja e Kulonit është 9 × 10 9 Nm 2 C –2 , cila është madhësia e forcës elektrike që përjetojnë dy ngarkesa?
I njohur:
Ngarkesa 1 (q1 ) = 5 C
Ngarkesa 2 (q2 ) = 4 C
Distanca midis ngarkesës 1 dhe ngarkesës 2 (r) = 3 metra
Konstantja e Kulonit (k) = 9 × 10 9 Nm 2 C –2
Kërkohet: Madhësia e forcës elektrike (F)
zgjidhje:
3. Ngarkesa elektrike +q1 = 10 μC; +q2 = 20 μC; dhe q3 janë të ndara, siç tregohet në figurën më poshtë. Forca elektrike e ushtruar mbi ngarkesën q2 = 0, atëherë cila është ngarkesa e q3?
I njohur:
Ngarkesa 1 (q1 ) = 10 μC = 10 x 10-6 C
Ngarkesa 2 (q2 ) = 20 μC = 20 x 10-6 C
Kërkohet: Cila është ngarkesa e q3?
zgjidhje:
Ekzistojnë dy forca që veprojnë mbi + q2.
Forca e parë është forca shtytëse midis ngarkesës +q1 dhe ngarkesës +q2 , që është F12 , në drejtim të djathtë.
Forca elektrike neto vepron mbi q2 = 0, atëherë q3 duhet të jetë negativ.
Forca e dytë është forca tërheqëse midis ngarkesës +q2 dhe -q3 , që është F23 , majtas.
Të dyja këto forca veprojnë mbi q2 , kanë të njëjtën madhësi por kah të kundërt.
Forca neto vepron mbi +q2 = 0.
4. Tre ngarkesa q 1 , q dhe q 2 janë në një vijë. Nëse q = 5.0 μC dhe d = 30 cm, atëherë cila është madhësia dhe drejtimi i forcës elektrike që vepron mbi ngarkesën q?
I njohur:
Ngarkesa 1 (q1 ) = 30 μC = 30 x 10-6 C
Ngarkesa 2 (q2 ) = 60 μC = 60 x 10-6 C
Ngarkesa 3 (q) = 5 μC = 5 x 10 -6 C
Distanca midis q1 dhe q = d
Distanca midis q2 dhe q = 2d
d = 30 cm = 0.3 metra
d2 = (0.3) 2 = 0.09
Konstantja e Kulonit (k) = 9 x 109 N m 2 C -2
Kërkohet: Madhësia dhe drejtimi i forcës elektrike që vepron mbi ngarkesën elektrike
zgjidhje:
Në q veprojnë dy forca që janë F1 djathtas (q dhe q1 janë pozitive, pra F1 larg q dhe q1 ) dhe F2 majtas (q dhe q2 janë pozitive, pra F2 larg q dhe q2 ) . Së pari u llogaritën F1 dhe F2.
Forca neto është 7.5 Njuton. Drejtimi i forcës neto = drejtimi i F1, pikë djathtas për të ngarkuar q2.
Fushe elektrike
5. Një ngarkesë pikësore q është në pikën P në fushën elektrike të prodhuar nga ngarkesa (+) në mënyrë që ajo të përjetojë një forcë prej 0.05 N në drejtimin drejt ngarkesës. Nëse madhësia e fushës elektrike në pikën P është 2 x 10 -2 NC -1 , atëherë cila është madhësia dhe lloji i ngarkesës që shkakton fushën elektrike?
I njohur:
Forca elektrike (F) = 0.05 N
Fusha elektrike (E) = 2 x 10 –2 NC –1 = 0.02 NC –1
Kërkohet: Madhësia dhe lloji i ngarkesës elektrike
zgjidhje:
Ngarkesa elektrike llogaritet duke përdorur një formulë që shpreh marrëdhënien midis forcës elektrike (F), fushës elektrike (E) dhe ngarkesës elektrike (q):
F = q E
q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC –1 = 2.5 Kulomb
Ngarkesa q përjeton një forcë elektrike në drejtim të ngarkesës (+) e cila prodhon një fushë elektrike, kështu që ngarkesa q është negative.
6. Ngarkesat A dhe B janë të ndara nga një distancë prej 4 metrash. Pika C është midis të dy ngarkesave, 1 metër nga pika A. Nëse Q A = –300 μC, Q B = 600 μC. 1/4 π ε 0 = 9 × 10 9 N m 2 C– 2, atëherë cila është madhësia e fushës elektrike në pikën C të prodhuar nga të dy ngarkesat?
I njohur:
Distanca midis ngarkesave A dhe B (rAB ) = 4 metra
Distanca midis pikës C dhe ngarkesës A (rAC ) = 1 metër
Distanca midis pikës C dhe ngarkesës B (rBC ) = 3 metra
Ngarkesa A (q A ) = –300 μC = -300 x 10 -6 C = -3 x 10 -4 Kulomb
Ngarkesa B (q B ) = 600 μC = 600 x 10 -6 C = 6 x 10 -4 Kulomb
Konstantja (k) = 9 × 10 9 N m 2 C –2
Kërkohet: Fushë elektrike në pikën C
zgjidhje:
Fusha elektrike e prodhuar nga ngarkesa A në pikën C:
Ngarkesa A është negative, kështu që drejtimi i fushës elektrike tregon nga ngarkesa A dhe larg ngarkesës B (majtas).
Fusha elektrike e prodhuar nga ngarkesa B në pikën C:
Ngarkesa B është pozitive, kështu që drejtimi i fushës elektrike është larg ngarkesës B dhe tregon drejt ngarkesës A (majtas).
Rezultanti i fushës elektrike në pikën A:
E = E A + E B
E = (27 x 105 ) + (6 x 105 )
E = 33 x 105 N /C
Drejtimi i fushës elektrike tregon nga ngarkesa A dhe larg ngarkesës B (majtas).
7. Një pluhur prej 1 mg noton në ajër. Nëse ngarkesa e pluhurit është 0.5 μC dhe nxitimi për shkak të gravitetit është 10 m/s2, përcaktoni madhësinë e fushës elektrike që mbështet pluhurin.
I njohur:
Masa e pluhurit (m) = 1 mg = 1 x 10 -6 kg
Ngarkesa e pluhurit (q) = 0.5 μC = 0.5 x 10 -6 C
Përshpejtimi për shkak të gravitetit (g) = 10 m/ s²
Kërkohet: Fushë elektrike
zgjidhje:
w = mg
w = pesha e pluhurit, m = masa e pluhurit, g = nxitimi për shkak të gravitetit
Forca e gravitetit vepron mbi pluhurin:
w = mg = (1 x 10 -6 kg)(10 m/s² ) = 10 x 10 -6 kg m/s² = 10 x 10 -6 Njuton
Ekuacioni i fushës elektrike:
E = F/q
E = fushë elektrike, F = forcë elektrike, q = ngarkesë elektrike
Zëvendësoni F në ekuacionin e fushës elektrike me w në ekuacionin e peshës:
E = F/q = w/q
E = (10 x 10 -6 N) / (0.5 x 10 -6 C)
E = 10 N / 0,5 C
E = 20 N/C
8. Dy ngarkesa q 1 = 32 μC dhe q 2 = -214 μC janë të ndara nga njëra-tjetra nga një distancë prej x, siç tregohet në figurën më poshtë. Nuk ka fushë elektrike në pikën P të vendosur 10 cm nga q 2. Gjeni x.
I njohur:
Ngarkesa 1 (Q1 ) = 32 μC
Ngarkesa 2 (Q2 ) = -214 μC
Distanca e pikës P nga q 1 = x + 10 cm
Distanca e pikës P nga q2 = 10 cm
Kërkohet: x
zgjidhje:
E1 = fushë elektrike e prodhuar nga ngarkesa Q1 . Drejtimi i fushës elektrike është larg Q1 sepse Q1 është pozitiv. E2 = fushë elektrike e prodhuar nga Q2 . Drejtimi i fushës elektrike tregon nga Q2 sepse Q2 është negativ.
Nuk ka forcë reto në pikën p të vendosur 10 cm nga Q2
Përdorni formulën kuadratike:
9. Një pikë e ngarkuar q është në pikën P në fushën elektrike të prodhuar nga ngarkesa (+), duke pasur kështu një forcë prej 0.05 N. Nëse ngarkesa është +5 × l0 –6 Kulomb, atëherë cila është madhësia e fushës elektrike në pikën C?
I njohur:
Forca elektrike (F) = 0.05 Njuton
Ngarkesa elektrike (Q) = +5 × l0 –6 Kulombi = 0.000005
Kërkohet: Fushë elektrike në pikën P
zgjidhje:
E = F / Q
E = 0.05 Njuton / 0.000005 Kulomb
E = 5 Njuton / 0.0005 Kulomb
E = 10,000 Njuton/Kulomb
E = 10 4 N/C
E = 10 4 NC -1
- Çfarë është elektriciteti statik? PërgjigjeElektriciteti statik i referohet grumbullimit të ngarkesës elektrike në sipërfaqen e objekteve. Quhet "statik" sepse ngarkesat mbeten në një zonë në vend që të lëvizin ose të rrjedhin si në elektricitetin elektrik të rrymës.
- Si gjenerohet elektriciteti statik? PërgjigjeElektriciteti statik shpesh gjenerohet përmes procesit të karikimit triboelektrik, ku materiale të caktuara ngarkohen kur bien në kontakt fërkimi me një material tjetër. Fërkimi i një tullumbace në flokë ose ecja mbi një qilim me këpucë me taban gome mund të çojë në grumbullimin e ngarkesave statike.
- Pse ndonjëherë dridhesh kur prek dorezën e derës pasi ke ecur mbi qilim? PërgjigjeEcja mbi qilim, veçanërisht në kushte të thata, mund të shkaktojë grumbullim të ngarkesave statike në trupin tuaj. Kur prekni një dorezë dere ose një përcjellës tjetër, ngarkesat mund të shkarkohen shpejt, duke rezultuar në një goditje statike.
- Si ndikon lagështia në elektricitetin statik? PërgjigjeLagështia tenton të zvogëlojë grumbullimin e elektricitetit statik. Molekulat e ujit në ajër mund të ndihmojnë në shpërndarjen e ngarkesave elektrike. Në ditët më të thata, ka një probabilitet më të lartë për të përjetuar grumbullim statik dhe goditje elektrike.
- Pse disa materiale janë më të prirura për të zhvilluar një ngarkesë statike sesa të tjerat? PërgjigjeMaterialet ndryshojnë në aftësinë e tyre për të mbajtur ose transferuar elektrone. Disa materiale, të tilla si goma ose disa plastika, kanë tendencë të fitojnë ose humbasin elektrone më lehtë se të tjerat, duke i bërë ato më të prirura ndaj grumbullimit të ngarkesës statike.
- Cili është parimi i një elektroskopi? PërgjigjeNjë elektroskop është një pajisje që përdoret për të zbuluar praninë e një ngarkese statike. Zakonisht përbëhet nga një shufër metalike e lidhur me dy fletë të holla metalike. Kur një objekt i ngarkuar afrohet shufrës, fletët largohen për shkak të shtytjes së ngarkesave të ngjashme, duke treguar praninë e elektricitetit statik.
- Si i eliminon tokëzimi ngarkesat statike? PërgjigjeTokëzimi siguron një rrugë për ngarkesën e tepërt që të lëvizë drejt Tokës, e cila është një rezervuar i madh ngarkesash. Kur një objekt i ngarkuar statikisht është i tokëzuar, ngarkesat shtesë neutralizohen, duke zvogëluar ose eliminuar akumulimin statik.
- Pse mund të shihni shkëndija në një silo gruri ose gjatë furnizimit me karburant të një aeroplani, dhe pse është kjo e rrezikshme? PërgjigjeLëvizja ose fërkimi i kokrrave me sipërfaqet mund të gjenerojë elektricitet statik, dhe e njëjta gjë vlen edhe për rrjedhën e karburantit. Nëse ka një grumbullim të ngarkesës statike, ajo mund të shkarkohet si shkëndijë. Në mjedise me gazra, pluhur ose lëngje të ndezshme (si në një silo drithërash ose gjatë furnizimit me karburant të aeroplanëve), këto shkëndija mund të ndezin materialin e ndezshëm, duke çuar në shpërthime.
- Si funksionojnë sprejet ose produktet antistatike? PërgjigjeSprejet dhe produktet antistatike zakonisht përmbajnë substanca që i bëjnë sipërfaqet paksa përçuese. Duke vepruar kështu, ato parandalojnë grumbullimin e ngarkesave statike ose ndihmojnë në zhdukjen e çdo ngarkese që grumbullohet.
-
Çfarë është seria triboelektrike? Përgjigje : Seria triboelektrike është një listë që rendit materialet bazuar në tendencën e tyre për t'u ngarkuar pozitivisht ose negativisht kur fërkohen me një material tjetër. Materialet në krye të listës kanë tendencë të ngarkohen pozitivisht, ndërsa ato në fund kanë tendencë të ngarkohen negativisht.
