Maswali 3 kuhusu mlinganyo wa tofauti zinazowezekana
1. Chaji ya umeme huhamishwa katika uwanja wa umeme ulio sawa na nguvu ya 2√3 N umbali wa sentimita 20. Ikiwa mwelekeo wa nguvu uko kwenye pembe ya 30 o hadi kuhamishwa kwa chaji ya umeme, ni tofauti gani katika nishati ya uwezo wa umeme katika nafasi za mwanzo na za mwisho za chaji ya umeme.
Inajulikana:
Nguvu (F) = 2√3 N
Umbali (s) = sm 20 = 0.2 m
Pembe (θ) = 30 o
Inahitajika: Tofauti ya uwezo wa umeme
Ufumbuzi:
Kazi ya kuhamisha chaji +q kutoka a hadi b ni sawa na tofauti ya nishati ya uwezo wa umeme katika nukta a na b.
ΔEP = ΔW
Ikiwa mwelekeo wa nguvu F kuhusiana na mwelekeo wa uhamisho wa chaji +q umepigwa pembe θ, basi kazi ya uhamisho wa chaji +q kutoka a hadi b ni:
ΔW = F Δs cos θ = ( 2 √ 3 )(0,2)(cos 30) = (0,4 √ 3 )(0,5 √ 3 ) = (0,2)(3) = 0,6 Joule
2. Ikiwa chaji na uwezo wa capacitors zinajulikana kuwa 5 µC na 20 µF, mtawalia, tambua tofauti inayowezekana ya capacitors.
Inajulikana:
Chaji ya umeme (q) = 5 µC = 5 x 10 -6 C
Uwezo wa kipaza sauti (C) = 20 µF = 20 x 10 -6 F
Inayohitajika: Tofauti ya uwezo wa capacitor (V)
Ufumbuzi:
Fomula ya tofauti ya uwezo wa capacitor, uwezo wa capacitor na chaji:
V = q / C = (5 x 10 -6 ) / 20 x 10 -6 = 5/20 = Volti 0,25
3. Chaji za nukta mbili QA = -4 µC na QB = 8 µC ziko umbali wa sentimita 16. Tambua uwezo wa umeme katikati ya chaji hizo mbili.
Inajulikana:
Chaji ya umeme 1 (Q A ) = 4 x 10 -6 C
Chaji ya umeme 2 (Q B ) = 8 x 10 -6 C
Umbali (r) = 8 cm = 0,08 m
Kigezo cha Coulomb (k) = 9 × 10 9 Nm 2 /C 2
Inayohitajika: Uwezo wa umeme katika C (V C )
Ufumbuzi:
V A = k Q / r = (9 × 10 9 )(4 x 10 -6 ) / 0,08 = (36 × 10 3 ) / 0,08 = -450 Volti
V B = k Q / r = (9 × 10 9 )(8 x 10 -6 ) / 0,08 = (72 × 10 3 ) / 0,08 = Volti 900
Uwezo wa umeme katika C (V C ) = 900 – 450 = Volti 450
