பந்தின் கடத்தியில் உள்ள மின்னழுத்தம் – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்

பந்தின் கடத்தியில் உள்ள மின்னழுத்தம் – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்

1. 4-μC கொள்ளளவு ^{கொண்ட} ஒரு உள்ளீடற்ற பந்து கடத்தியின் ஆரம் 8 செ.மீ. ஆகும். பந்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தத்தைக் கண்டறியவும். ( k = ^9.10⁹ Nm².C⁻² ⁾

அறியப்பட்டது :

தி மின் கட்டணம் (Q) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

பந்தின் ஆரம் (r) = 8 செ.மீ = 8 x 10 ^-2 மீ

கூலும் மாறிலி (k) = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

தேவை : பந்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தம் (V)

தீர்வு:

V = k Q / r

V = (9 x 10 ⁹ )(4 x 10 ^-6 ) / (8 x 10 ^-2 )

V = (36 x 10 ³ ) / (8 x 10 ^-2 )

V = (36/8) x 10 ³ x 10 ²

V = 4.5 x 10 ⁵ வோல்ட்

2. ஒரு கோள வடிவ கடத்தியின் ஆரம் 3 செ.மீ ஆகும் (1 μC = 10⁻⁶ ^C மற்றும் k = 9.10⁹ Nm².C⁻² ^{) . அந்தக்} கடத்தி +1 μC நேர்மின்னூட்டம் பெற்றிருந்தால் , புள்ளி A-இல் உள்ள மின்னழுத்தம் …

தீர்வு:

கோள வடிவ கடத்தியின் உள்ளே உள்ள மின்னழுத்தம் = கோள வடிவ கடத்தியின் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தம்.

அறியப்பட்டது :

மின் மின்னூட்டம் (Q) = 1 μC = 1 x 10^-6 C

கோள வடிவ கடத்தியின் ஆரம் (r) = 3 செ.மீ = 3 x 10 ^-2 மீ

கூலும் மாறிலி (k) = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

தேவை : புள்ளி A இல் உள்ள மின்னழுத்தம் (V)

தீர்வு:

V = k Q / r

V = (9 x 10 ⁹ )(1 x 10 ^-6 ) / (3 x 10 ^-2 )

V = (9 x 10 ³ ) / (3 x 10 ^-2 )

V = (9/3) x 10 ³ x 10 ²

V = 3 x 10 ⁵ வோல்ட்

3. கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 9 செ.மீ ஆரம் கொண்ட ஒரு உள்ளீடற்ற உலோகப் பந்து 6.4 x 10⁻⁹ ^{கூலும்} மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளது. புள்ளி O மற்றும் புள்ளி P-க்கு இடையேயான தூரம் = 4 செ.மீ; புள்ளி P மற்றும் புள்ளி Q-க்கு இடையேயான தூரம் = 5 செ.மீ; புள்ளி Q மற்றும் புள்ளி R-க்கு இடையேயான தூரம் = 18 செ.மீ மற்றும் k = 9.10⁹ ^Nm².C⁻² . ^{புள்ளி} P-இல் உள்ள மின்னழுத்தத்தைக் கண்டறியவும்^.

தீர்வு

கோள வடிவ கடத்தியின் உள்ளே உள்ள மின்னழுத்தம் = கோள வடிவ கடத்தியின் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தம்.

அறியப்பட்டது :

மின் மின்னூட்டம் (Q) = 6.4 x 10^-9 C

கோள வடிவ கடத்தியின் ஆரம் (r) = OP + PQ = 4 செ.மீ + 5 செ.மீ = 9 செ.மீ = 9 x ^10⁻² மீ

கூலும் மாறிலி (k) = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

தேவை : புள்ளி P இல் உள்ள மின்னழுத்தம் (V)

தீர்வு:

V = k Q / r

V = (9 x 10 ⁹ )(6,4 x 10 ^-9 ) / (9 x 10 ^-2 )

V = 10 ⁹ (6,4 x 10 ^-9 ) / 10 ^-2

V = 6.4 / 10 ^-2

V = 6.4 x 10 ²

V = 6.4 x 100

V = 640 வோல்ட்

1. கேள்வி: மின்னழுத்தம் என்றால் என்ன?

விடை: நிலைமின்னியல் என்பது வெளியில் உள்ள ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில், ஓரலகு மின்னூட்டத்திற்கான நிலைமின் ஆற்றல் ஆகும்.

2. கேள்வி: ஒரு கடத்தும் பந்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தம் எவ்வாறு நிர்ணயிக்கப்படுகிறது?

விடை: ஒரு கடத்தும் பந்தின் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தம் சீரானது மற்றும் அதன் சூத்திரம் V = kQ/R ஆகும், இதில் Q என்பது பந்தின் மின்னூட்டம் மற்றும் R என்பது அதன் ஆரம்.

3. கேள்வி: மின்னூட்டம் பெற்ற ஒரு கடத்தும் பந்தின் மேற்பரப்பு முழுவதும் மின்னழுத்தம் ஏன் மாறாமல் உள்ளது?

விடை: நிலைமின் சமநிலையில் உள்ள கடத்திகளில், மின்புலமானது அதன் மேற்பரப்பிற்குச் செங்குத்தாக இருக்கும். எனவே, மேற்பரப்பில் ஒரு மின்னூட்டத்தை நகர்த்துவதற்கு எந்த வேலையும் செய்யப்படுவதில்லை, இதனால் மின்னழுத்தம் மாறாமல் நிலையாக இருக்கும்.

4. கேள்வி: ஒரு கடத்தும் பந்தின் உள்ளே மின்னழுத்தம் எவ்வாறு மாறுபடுகிறது?

விடை: சீராக மின்னூட்டம் பெற்ற ஒரு கடத்தும் பந்தின் உள்ளே மின்னழுத்தம் மாறுபடும், ஆனால் ஒரு உள்ளீடற்ற கடத்தும் பந்தின் விஷயத்தில், உள்ளே மின்னழுத்தம் மாறாமல் அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள மின்னழுத்தத்திற்குச் சமமாக இருக்கும்.

5. கேள்வி: ஒரு மாறாத மின்னூட்டம் கொடுக்கப்பட்டால், கடத்தும் பந்தின் அளவு அதன் மேற்பரப்பு மின்னழுத்தத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

விடை: V = kQ/R என்ற சூத்திரத்தின் அடிப்படையில், கொடுக்கப்பட்ட மின்னூட்டம் Q-க்கு, ஒரு பெரிய பந்து (பெரிய R) குறைவான மேற்பரப்பு மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டிருக்கும்.

6. கேள்வி: மின்னழுத்தத்திற்கும் மின்புலத்திற்கும் உள்ள தொடர்பு என்ன?

விடை: மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்புலம் ஆகியவை E = -dV/dr என்ற சமன்பாட்டால் தொடர்புபடுத்தப்படுகின்றன, இதில் dV என்பது மின்னழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் மற்றும் dr என்பது நிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் ஆகும்.

7. கேள்வி: நிலைமின் சமநிலையில் உள்ள ஒரு கடத்தும் பந்தின் உள்ளே ஏன் மின்புலம் இருக்க முடியாது?

விடை: ஒரு கடத்தியில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள், வெளிப்புற மின்புலங்களைச் சமன்செய்யும் வரை நகரும். சமநிலை எட்டப்பட்டவுடன், கடத்திக்குள் உள்ள மின்புலம் சுழியாகிவிடும்.

8. கேள்வி: ஒரு கடத்தும் பந்தின் மீதான மின்னூட்டத்தின் அளவு இரட்டிப்பாக்கப்பட்டால், அதன் நிலை மின்னழுத்தத்திற்கு என்னவாகும்?

விடை: V = kQ/R என்ற தொடர்பின்படி, மின்னூட்டம் Q-ஐ இருமடங்காக்கினால் நிலை அழுத்தம் V-ம் இருமடங்காகும்.

9. கேள்வி: மின்னழுத்தத்திற்கான சூத்திரத்தில் 'k' என்ற சொல்லின் முக்கியத்துவம் என்ன?

விடை: 'k' என்பது கூலும் மாறிலி, இது வெற்றிடத்தில் தோராயமாக 8.99 x 10⁹ N.m²/C² ஆகும்.

10. கேள்வி: நிலை மின்னழுத்த ஆற்றலுக்கும் நிலை மின்னழுத்தத்திற்கும் உள்ள வேறுபாடு என்ன?

விடை: நிலைமின் ஆற்றல் என்பது ஒரு மின்புலத்தில் ஒரு மின்னூட்டம் அதன் நிலை காரணமாகக் கொண்டிருக்கும் ஆற்றலாகும், அதேசமயம் மின்னழுத்தம் என்பது ஓரலகு மின்னூட்டத்திற்கான நிலைமின் ஆற்றலாகும்.

11. கேள்வி: மின்னூட்டம் பெற்ற ஒரு கடத்தும் பந்து, அருகிலுள்ள பொருட்களின் மின்னழுத்தத்தைப் பாதிக்கிறதா?

பதில்: ஆம், மின்னூட்டம் பெற்ற எந்தவொரு பொருளும் அதன் சுற்றுப்புறத்தில் ஒரு மின்புலத்தை உருவாக்குகிறது, இது அருகிலுள்ள பொருட்களின் மின்னழுத்தத்தைப் பாதிக்கிறது.

12. கேள்வி: மின்னூட்டம் பெற்ற கடத்தும் பந்திற்கு அருகிலுள்ள ஒரு புள்ளியில் மின்னழுத்தம் எவ்வாறு கணக்கிடப்படுகிறது?

விடை: இது V = kQ/r என்ற சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது, இதில் r என்பது பந்தின் மையத்திலிருந்து புள்ளி வரையிலான தூரம் ஆகும்.

13. கேள்வி: மின்னூட்டம் பெற்ற ஒன்று மற்றும் மின்னூட்டம் பெறாத மற்றொன்று என, ஒரே மாதிரியான இரண்டு கடத்தும் பந்துகள் ஒன்றையொன்று தொடுமாறு வைக்கப்பட்டு, பின்னர் பிரிக்கப்பட்டால், ஒவ்வொன்றின் மின்னழுத்தத்திற்கும் என்ன நிகழும்?

விடை: மின்னூட்டம் இரண்டு பந்துகளுக்கும் இடையில் சமமாகப் பரவி, அவற்றின் மின்னழுத்தங்களை ஒரே மாதிரியாக மாற்றும்.

14. கேள்வி: ஒரு கடத்தும் பந்தின் மின்னழுத்தத்தைப் பாதிப்பதில், புவி இணைப்புச் செயல்முறையின் பங்கு என்ன?

விடை: ஒரு கடத்தியைத் தரையுடன் இணைப்பது, அதன் மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாகும் வரை அது பூமியுடன் மின்னூட்டத்தைப் பரிமாறிக்கொள்ள அனுமதிக்கிறது.

15. கேள்வி: தரையுடன் இணைக்கப்பட்ட ஒரு கடத்தும் பந்தின் உள்ளே மின்னழுத்தம் ஏன் சுழியாக உள்ளது?

விடை: ஒரு கடத்தி புவியுடன் இணைக்கப்படும்போது, ​​அதன் உள்ளே உள்ள மின்புலம் சமன்படுத்தப்பட்டு மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமாகும் வரை, அது பூமியுடன் மின்னூட்டங்களைப் பரிமாறிக்கொள்கிறது.

16. கேள்வி: ஒரு கடத்தியின் வடிவம் அதன் மேற்பரப்பு மின்னழுத்தத்தைப் பாதிக்கிறதா?

விடை: ஒரு குறிப்பிட்ட மின்னூட்டத்திற்கு, அதன் பரவல் வடிவத்தைப் பொறுத்து மாறுபடலாம், ஆனால் நிலைமின் சமநிலையில், எந்தவொரு கடத்தியின் மேற்பரப்பிலும் மின்னழுத்தம் மாறாமல் நிலையாக இருக்கும்.

17. கேள்வி: கோள வடிவமற்ற ஒரு கடத்தியில் மின்னூட்டப் பரவல் எவ்வாறு மாறுபடுகிறது?

விடை: கோள வடிவமற்ற ஒரு கடத்தியில், மின்புலக் கோடுகளின் செறிவு காரணமாக, மின்னூட்டம் கூர்மையான முனைகள் அல்லது விளிம்புகளில் அதிகமாகக் குவிய முனைகிறது.

18. கேள்வி: பறவைகள் ஏன் உயர் மின்னழுத்த மின் கம்பிகளில் மின் அதிர்ச்சி ஏற்படாமல் அமர்ந்திருக்க முடிகிறது?

விடை: பறவைகள் மின்சுற்றை நிறைவு செய்யாததால் அவற்றுக்கு மின் அதிர்ச்சி ஏற்படுவதில்லை. அவை ஒரே ஒரு கம்பியை மட்டுமே தொடுவதால், அவற்றின் உடல் முழுவதும் மின்னழுத்தம் மாறாமல் இருக்கிறது; அதனால் மின்னழுத்த வேறுபாடு எதுவும் இல்லை.

19. கேள்வி: மின்னூட்டம் பெற்ற கடத்தும் பந்தின் அருகில் ஒரு மின்காப்புப் பொருள் இருப்பது, அதன் மின்னழுத்தத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

விடை: ஒரு மின்காப்புப் பொருள், கடத்திக்கு அருகிலுள்ள மின்புலத்தைப் பாதிக்கிறது, இது மின்னழுத்தத்தில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும். பொதுவாக, மின்காப்புப் பொருட்கள் பயனுள்ள மின்புலத்தைக் குறைக்கின்றன.

20. கேள்வி: மின்னூட்டம் பெற்ற ஒரு கடத்தும் பந்திலிருந்து முடிவிலா தொலைவில் உள்ள ஒரு புள்ளியில் மின்னழுத்தம் என்ன?

விடை: மின்னூட்டம் பெற்ற மூலத்திலிருந்து முடிவிலா தூரம் செல்லும்போது, ​​மின்னழுத்தம் சுழியை நெருங்குகிறது.

மின்னழுத்தத்தின் நுணுக்கங்களை, குறிப்பாக பந்துகள் போன்ற கடத்திகளில், புரிந்துகொள்வது நிலைமின்னியலில் உள்ள பல நிகழ்வுகள் மற்றும் நிஜ உலகப் பயன்பாடுகள் குறித்த நுண்ணறிவை வழங்குகிறது.