Mfano wa Uwezo wa Umeme

Mifano 5 ya Maswali ya Uwezekano wa Umeme

1. Amua uwezo wa umeme katika sehemu ya sentimita 1 kutoka kwa chaji q = 5,0 μC. Kigezo cha Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C.
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Umbali kutoka kwa chaji (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10^-2 m
Chaji (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10^-6 Coulomb
Aliuliza: Uwezo wa umeme (V)
Jibu:

Uwezo wa umeme:

Uwezo wa umeme ni 4,5 x 10⁶ Volt

2. Chaji Q₁ = 5,0 μC na chaji Q₂ = 6,0 μC. Kigezo cha Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Pointi A iko katikati ya hizo mbili mizigoTambua uwezo wa umeme katika sehemu A!
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Chaji Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Umbali wa nukta A kutoka Q₁ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Chaji Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Umbali wa nukta A kutoka Q₂ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Kigezo cha Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Aliuliza: Uwezo wa umeme katika sehemu A
Jibu:

Uwezo wa umeme 1:

Uwezo wa umeme 2:

Uwezo wa umeme katika sehemu A:

V = V₂ - V₁
V = (54 - 45) x 10⁴
V = 9 x 10⁴
Uwezo wa umeme katika sehemu A ni 9 x 10⁴ Volt

3. Chaji q₁ = 5,0 μC na chaji q₂ = 6,0 μC. Kigezo cha Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. Tambua uwezo wa umeme katika sehemu A!
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Chaji Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Umbali wa nukta A kutoka Q₁ = sm 40 = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Chaji Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Umbali wa nukta A kutoka Q₂ = sm 50 = 0,5 m = 5 x 10^-1 m
Kigezo cha Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Aliuliza: Uwezo wa umeme katika sehemu A
Jibu:

Uwezo wa umeme 1:

Uwezo wa umeme 2:

Uwezo wa umeme katika sehemu A:

V = V₁ +V₂
V = (-11,25 + 10,8) x 10⁴
V = -0,45 x 10⁴
V = -4,5 x 10³
Uwezo wa umeme katika sehemu A ni -4,5 x 10³ Volt

4. Maswali ya Mtihani wa Kitaifa wa SMA/MA Fizikia U-ZC-2013/2014 Nambari 28
Duara la upitishaji lenye mashimo huchajiwa chaji cha umeme chanya cha 500 µC kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ufuatao:
Ni ipi kati ya kauli zifuatazo iliyo sahihi?
A. Uwezo wa umeme katika sehemu P = mara 2 ya uwezo wa umeme katika sehemu R
B. Uwezo wa umeme katika nukta Q ni sawa na katika nukta P.
C. Uwezo wa umeme katika sehemu T = mara 2 ya uwezo wa umeme katika sehemu Q
D. Uwezo wa umeme katika sehemu P ni sawa na katika sehemu T.
E. Uwezo wa umeme katika sehemu P, Q, na R ni sawa.
Majadiliano
Kwa hivyo, duara tupu la kupitishia umeme halina chaji ya umeme ndani ya duara. matumizi ya sheria ya Gauss, ikiwa hakuna chaji ya umeme katika tufe lenye mashimo basi hakuna uwanja wa umeme katika tufe lenye mashimo.

Sehemu ya umeme ina uhusiano na tofauti katika uwezo wa umeme ambayo huonyeshwa kupitia mlinganyo V_ab = Ed, ambapo V_ab = tofauti inayowezekana kati ya nukta mbili, E = uwanja wa umeme na d = umbali kati ya nukta mbili. E = 0 kwa hivyo Vab = 0. Uwanja wa umeme ni sifuri kwa hivyo tofauti inayowezekana ni sifuri. Tofauti inayowezekana ya sifuri inamaanisha hakuna tofauti katika uwezo wa umeme ndani ya tufe lenye mashimo. Kwa maneno mengine, uwezo wa umeme katika nukta zote ndani ya tufe lenye mashimo ni sawa. Ukubwa wa uwezo wa umeme ndani ya tufe lenye mashimo ni sawa na uwezo wa umeme kwenye uso wa tufe.

Kadiri umbali ulivyo mbali na uso wa tufe, ndivyo uwezo wa umeme unavyopungua katika sehemu hiyo. Hii inategemea mlinganyo wa tofauti ya uwezo wa umeme. V_ab = k Q/r, Wapi r = umbali kutoka katikati ya mpira hadi mahali ambapo tofauti inayowezekana inahesabiwaKulingana na mlinganyo huu, umbali (r) ni sawia kinyume na tofauti inayowezekana (V_ab), kwa hivyo kadiri umbali wa nukta kutoka katikati ya mpira unavyokuwa mkubwa, ndivyo tofauti ndogo ya uwezo wa umeme kati ya katikati ya mpira na nukta hiyo inavyokuwa ndogo. Nukta R iko karibu na katikati ya mpira huku nukta T ikiwa mbali zaidi na katikati ya mpira, kwa hivyo tofauti inayowezekana kati ya nukta R na katikati ya mpira ni kubwa zaidi, huku tofauti inayowezekana kati ya nukta T na katikati ya mpira ikiwa ndogo. Kwa maneno mengine, uwezo wa umeme katika nukta R ni mkubwa kuliko uwezo wa umeme katika nukta T.

Kumbuka: Tofautisha kati ya uwezo wa umeme Dengan tofauti ya uwezo wa umeme. Uwezo wa umeme haiwezi kuhesabiwa kwa thamani, ilhali tofauti ya uwezo wa umeme inaweza kuhesabiwa kwa thamani kwa kutumia fomula V_ab = k Q/rIkiwa kuna uwanja wa umeme katika nafasi, basi kila nukta katika nafasi hiyo ina uwezo wa umeme, huku tofauti ya uwezo wa umeme ikihesabiwa kwa kulinganisha nukta mbili tofauti. Kwa maneno mengine, katika sehemu hiyo hiyo kuna uwezo wa umeme lakini hakuna tofauti ya uwezo wa umeme katika sehemu hiyo.

Majibu sahihi ni B na E.

5. Maswali ya Mtihani wa Kitaifa wa SMA/MA Fizikia U-ZC-2013/2014 Nambari 28
Duara tupu linalopitisha umeme lina chaji ya 4 µC na kipenyo cha sm 10 kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Ni kauli gani kuhusu uwezo wa umeme (V) kwenye duara iliyo sahihi?
A. V_A > V_B
B. V_B > V_A
C. V_A =V_B
D.V_A <V_C
E.V_B <V_C
Majadiliano
Kulingana na maelezo katika swali namba 1, V_A =V_B, V_A > V_C na V_B > V_C.
Jibu sahihi ni C.