நிலை ஆற்றல் கேள்விகளுக்கான எடுத்துக்காட்டு

நிலை ஆற்றல் கேள்விகளுக்கான எடுத்துக்காட்டு

1. ஒரு எலக்ட்ரான் ஓய்வு நிலையிலிருந்து 12 வோல்ட் மின்னழுத்த வேறுபாட்டின் வழியே முடுக்கப்படுகிறது. எலக்ட்ரானின் நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் என்ன?
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
சுமை 1 எலக்ட்ரான் (e) = -1,60 x 10^-19 கூலொம்ப்
மின்னழுத்த வேறுபாடு = மின்னழுத்தம் (V) = 12 வோல்ட்
கேட்கப்பட்டது: எலக்ட்ரான் நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் (ΔEP)
பதில் :
ΔEP = q V = (-1,60 x 10^-19 C)(12 V) = -19,2 x 10^-19 ஜூல்
எதிர்மறை குறியீட்டின் பொருள் நிலை ஆற்றல் குறைகிறது. எதிர்மின் சுமை கொண்ட தகட்டின் அருகில் இருக்கும்போது, ​​எலக்ட்ரானின் நிலை ஆற்றல் அதன் பெரும அளவில் இருக்கும். நேர்மின் சுமை கொண்ட தகட்டின் அருகில் வந்த பிறகு, எலக்ட்ரானின் நிலை ஆற்றல் அதன் சிறும அளவில் இருக்கும்.

2. இரண்டு இணைத் தகடுகள் ஒவ்வொன்றும் நேர்மறையாகவும் எதிர்மறையாகவும் மின்னூட்டம் பெற்றுள்ளன. இரு தகடுகளுக்கு இடையேயான மின்புலம் 500 வோல்ட்/மீட்டர் ஆகும். இரு தகடுகளுக்கு இடையேயான தூரம் 2 செ.மீ. ஆகும். ஒரு புரோட்டான் நேர்மறையாக மின்னூட்டம் பெற்ற தகட்டிலிருந்து எதிர்மறையாக மின்னூட்டம் பெற்ற தட்டிற்கு நகரும்போது அதன் நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கண்டறியவும்!
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
மின்புலம் இரு தகடுகளுக்கு இடையில் (E) = 500 வோல்ட்/மீட்டர்
இரு தட்டுகளுக்கு இடையேயான தூரம் (வி) = 2 செ.மீ = 0,02 மீட்டர்
புரோட்டான் மின்னூட்டம் = +1,60 x 10^-19 கூலொம்ப்
கேட்கப்பட்டது: நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் (ΔEP)
பதில் :

முதலில் மின்னழுத்த வேறுபாட்டைக் கணக்கிடுங்கள் அல்லது மின் மின்னழுத்தம் :

V = E s
V = (500 வோல்ட்/மீட்டர்)(0,02 மீட்டர்)
V = 10 வோல்ட்

நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள்:

ΔEP = q V
ΔEP = (1,60 x 10^-19 C)(10 V)
ΔEP = 16 x 10^-19 ஜூல்
ΔEP = 1,6 x 10^-18 ஜூல்

நேர்மின் தகட்டின் அருகில் இருக்கும்போது, ​​புரோட்டானின் நிலைமின் ஆற்றல் அதன் பெரும அளவில் இருக்கும். எதிர்மின் தகட்டின் அருகில் வரும்போது, ​​புரோட்டானின் நிலைமின் ஆற்றல் அதன் சிறும அளவில் இருக்கும். எனவே, நேர்மின் தகட்டிலிருந்து எதிர்மின் தகட்டிற்கு நகரும்போது, ​​புரோட்டானின் நிலைமின் ஆற்றல் குறைகிறது.

3. கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி இரண்டு மின்னூட்டங்கள் அமைக்கப்பட்டுள்ளன. A-இல் உள்ள மின்னூட்டம் +9 μC மற்றும் B-இல் உள்ள மின்னூட்டம் -4 μC ஆகும். கூலும் மாறிலி (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C. B என்ற மின்னூட்டம் A என்ற மின்னூட்டத்திற்கு நகர்ந்தால், அதன் நிலை ஆற்றலில் எவ்வளவு மாற்றம் ஏற்படும்?
கலந்துரையாடல்
அறியப்பட்ட விஷயம் என்னவென்றால்:
மின்னூட்டம் A (q₁) = +9 μC = +9 x 10^-6 C
மின்னூட்டம் B (q₁) = -4 μC = -4 x 10^-6 C
கூலும் மாறிலி (k) = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
A மற்றும் B மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r) = 10 செ.மீ = 0,1 மீட்டர் = 10^-1 மீட்டர்
கேட்கப்பட்டது: மின்னூட்டம் B, மின்னூட்டம் A-க்கு நகர்ந்தால் அதன் நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம்.
பதில் :

மின்னூட்டம் B, மின்னூட்டம் A-ஐ நோக்கி நகர்வதால் அதன் நிலைமின் ஆற்றல் 2,4 ஜூல் குறைகிறது.
ஒரு நிறைப் பொருள் பூமியை நோக்கி கீழ்நோக்கி நகரும்போது, ​​அதன் உயரமும் ஈர்ப்பு நிலை ஆற்றலும் குறைவதைப் போன்றது இது.

4. \( q = 5 \times 10^{-6} \) C மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு துகள், \( V = 300 \) V மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு மின்புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ளது. அத்துகளின் நிலைமின் ஆற்றல் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
நிலை ஆற்றல் பின்வருமாறு கொடுக்கப்பட்டுள்ளது:
\[ U = q \times V \]
\[ U = 5 \times 10^{-6} \times 300 \]
\[ U = 1.5 \times 10^{-3} \] J

5. ஒரு எலக்ட்ரான் 500 V மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு மின்புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ளது. அந்த எலக்ட்ரானின் நிலை ஆற்றல் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் \( q = -1.6 \times 10^{-19} \) C.
\[ U = q \times V \]
\[ U = -1.6 \times 10^{-19} \times 500 \]
\[ U = -8 \times 10^{-17} \] J

6. ஒரு புரோட்டான் 100 V மின்னழுத்தத்திலிருந்து 200 V மின்னழுத்தத்திற்கு நகர்கிறது. அதன் நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
புரோட்டான் மின்னூட்டம் \( q = 1.6 \times 10^{-19} \) C.
\[ \Delta U = q \times \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-19} \times (200 – 100) \]
\[ \Delta U = 1.6 \times 10^{-17} \] J

7. \( q_1 = 2 \times 10^{-6} \) C மற்றும் \( q_2 = -3 \times 10^{-6} \) C மின்னூட்டங்களைக் கொண்ட இரண்டு பொருள்கள், \( V = 400 \) V மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு மின்புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ளன. அந்த இரண்டு பொருள்களின் மொத்த நிலை ஆற்றல் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ U_1 = q_1 \times V \]
\[ U_2 = q_2 \times V \]
\[ U_{total} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{total} = (2 \times 10^{-6} + (-3 \times 10^{-6})) \times 400 \]
\[ U_{total} = -4 \times 10^{-3} \] J

8. \( q = 4e \) (இங்கு \( e \) என்பது அடிப்படை மின்னூட்டம்) மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு அயனி, \( V = 250 \) V மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு மின்புலத்தில் உள்ளது. அந்த அயனியின் நிலைமின் ஆற்றல் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ U = q \times V \]
\[ U = 4 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 250 \]
\[ U = 1.6 \times 10^{-16} \] J

9. \( q = -7 \times 10^{-5} \) C மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு துகள், \( 2 \times 10^{-2} \) J நிலை ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது என்பது அறியப்படுகிறது. அத்துகள் அமைந்துள்ள இடத்தில் உள்ள மின்புலத்தின் மின்னழுத்தம் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ U = q \times V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{2 \times 10^{-2}}{-7 \times 10^{-5}} \]
[ V = -285.71 ] V

10. \( q_1 = 5e \) மற்றும் \( q_2 = -2e \) மின்னூட்டங்களைக் கொண்ட இரண்டு பொருள்கள், \( V = 300 \) V மின்னழுத்தம் கொண்ட ஒரு மின்புலத்தில் உள்ளன. அவ்விரு பொருள்களின் மொத்த நிலை ஆற்றல் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ U_1 = q_1 \times V \]
\[ U_2 = q_2 \times V \]
\[ U_{total} = U_1 + U_2 \]
\[ U_{total} = (5 \times 1.6 \times 10^{-19} – 2 \times 1.6 \times 10^{-19}) \times 300 \]
\[ U_{total} = 1.44 \times 10^{-16} \] J

11. \( q = -3e \) மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு அயனி, \( -9.6 \times 10^{-19} \) J நிலை ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. அந்த அயனி அமைந்துள்ள இடத்தில் உள்ள மின்புலத்தின் மின்னழுத்தம் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ U = q \times V \]
\[ V = \frac{U}{q} \]
\[ V = \frac{-9.6 \times 10^{-19}}{-3 \times 1.6 \times 10^{-19}} \]
\[ V = 200 \] V

12. மின்னழுத்தம் \( V = 450 \) V கொண்ட ஒரு மின்புலத்தில், ஒரு மின்னூட்டம் \( q \) இன் நிலைமின் ஆற்றல் \( 9 \times 10^{-18} \) J என்பது அறியப்படுகிறது. அந்த மின்னூட்டம் \( q \) என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ U = q \times V \]
\[ q = \frac{U}{V} \]
\[ q = \frac{9 \times 10^{-18}}{450} \]
\[ q = 2 \times 10^{-20} \] C

13. \( q = 1.5 \times 10^{-19} \) C என்ற நேர்மின்னூட்டம், \( V_1 = 100 \) V மின்னழுத்தம் உள்ள ஒரு புள்ளியிலிருந்து \( V_2 = 500 \) V மின்னழுத்தத்திற்கு நகர்த்தப்படுகிறது. நிலை ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் என்ன?

கலந்துரையாடல்:
\[ \Delta U = q \times \Delta V \]
\[ \Delta U = 1.5 \times 10^{-19} \times (500 – 100) \]
\[ \Delta U = 6 \times 10^{-17} \] J