நிலைமின் விசை – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்
1. நிலை மின் விசை 144 N எனில், இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் என்ன ? … (1 μC = 10⁻⁶ C மற்றும் k = 9.10⁹ Nm².C⁻² )
அறியப்பட்டது :
மின் விசை (F 12 ) = 144 N
மின்னூட்டம் 1 (q 1 ) = 10 μC = 10 x 10 -6 C
மின்னூட்டம் 2 (q 2 ) = 4 μC = 4 x 10 -6 C
மாறிலி (k ) = 9 x 10⁹ Nm².C⁻²
C = கூலும், N = நியூட்டன், m = மீட்டர்
தேவை : இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r)
தீர்வு:
கூலும் விதியின் சமன்பாடு :
F = நிலை மின் விசை, k = கூலும் மாறிலி, q = மின் மின்னூட்டம், r = இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம்
இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r) = 5 x 10⁻² மீட்டர் = 5 x 10⁻² x 10² செ.மீ = 5 செ.மீ.
2. r தொலைவில் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு மின்னூட்டங்கள் . நிலை மின்னியல் விசை 3.6 N எனில், இரு மின்னூட்டங்களுக்கும் இடையேயான தொலைவு என்ன? ( 1 μC = 10⁻⁶ C மற்றும் k = 9.10⁹ Nm².C⁻² )
அறியப்பட்டது :
மின் விசை (F 12 ) = 3.6 N
மின்னூட்டம் 1 (q 1 ) = 9 μC = 9 x 10 -6 C
மின்னூட்டம் 2 (q 2 ) = 4 μC = 4 x 10 -6 C
கூலும் மாறிலி (k ) = 9 x 10⁹ Nm².C⁻²
C = கூலும், N = நியூட்டன், m = மீட்டர்
தேவை : இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r)
தீர்வு:
இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r) = 0.3 மீ = 0.3 x 100 செ.மீ = 30 செ.மீ.
3. கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி மூன்று புள்ளி மின்னூட்டங்கள் உள்ளன . புள்ளி A- இல் உள்ள நிலை மின் விசையின் எண்மதிப்பு என்ன? ( k = 9.10⁹ Nm².C⁻² ; 1 μ = 10⁻⁶ )
அறியப்பட்டது :
வசூலிக்க ஒரு (கே)A) = -2 μC = -2 x 10-6 C
மின்னூட்டம் B (q B ) = 8 μC = 8 x 10 -6 C
மின்னூட்டம் C (q C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10 -6 C
கூலும் மாறிலி ( k ) = 9 x 10⁹ Nm².C⁻²
A மற்றும் B மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r AB ) = 4 செ.மீ = 4 x 10 -2 மீ
A மற்றும் C மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r AC ) = 3 செ.மீ = 3 x 10 -2 மீ
C = கூலும், N = நியூட்டன், m = மீட்டர்
தேவை : புள்ளி A இல் உள்ள நிலை மின் விசை
தீர்வு:
கூலும் விதியின் சமன்பாடு:
F = நிலை மின் விசை , k = கூலும் மாறிலி , q = மின் மின்னூட்டம் , r = இரு மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம்
புள்ளி A இல் உள்ள நிலை மின் விசை:
4. கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி மூன்று-புள்ளி மின்னூட்டங்கள். மின்னூட்டம் B ( k = 9.10⁹ Nm².C⁻² ; 1 μC = 10⁻⁶ C ) உணரும் கூலும் விசையின் எண்மதிப்பு என்ன?
அறியப்பட்டது :
q A = 10 µC = 10 x 10 -6 C = 10 -5 கூலோம்
q B = 10 µC = 10 x 10 -6 = 10 -5 கூலோம்
q C = 20 µC = 20 x 10 -6 = 2 x 10 -5 கூலம்புகள்
r AB = 0.1 மீட்டர் = 10 -1 மீ
r BC = 0.1 மீட்டர் = 10 -1 மீ
k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2
தேவை : B மின்னூட்டம் உணரும் கூலும் விசை
தீர்வு:
B என்ற மின்னூட்டத்தின் மீது இரண்டு கூலும் விசைகள் செயல்படுகின்றன: A மற்றும் B மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான கூலும் விசை (F AB ) மற்றும் B மற்றும் C மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான கூலும் விசை (F BC ). B மின்னூட்டம் உணரும் கூலும் விசையானது, F AB மற்றும் F BC ஆகியவற்றின் நிகர விசையாகும்.
A மற்றும் B மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான கூலும் விசை:
F AB ஆனது மின்னூட்டம் C-ஐ நோக்கிச் சுட்டிக்காட்டும் வகையில், மின்னூட்டம் A நேர்மறையாகவும், மின்னூட்டம் B நேர்மறையாகவும் குறியிடப்பட்டுள்ளது.
B மற்றும் C மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான கூலும் விசை:
மின்னூட்டம் B நேர்மறையாகவும், மின்னூட்டம் C நேர்மறையாகவும் குறியிடப்பட்டுள்ளதால், F BC ஆனது மின்னூட்டம் A-ஐ நோக்கிச் சுட்டிக்காட்டுகிறது.
B என்ற மின்னூட்டம் உணரும் கூலும் விசை :
F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 N
B என்ற மின்னூட்டம் உணரும் கூலும் விசை (F B ) 90 நியூட்டன்கள் ஆகும். F B இன் திசையும், F BC இன் திசையும் ஒன்றே, அது A என்ற மின்னூட்டத்தை நோக்கிச் சுட்டிக்காட்டுகிறது.
5. மின்னூட்டம் B மீதான கூலும் விசையின் அளவு மற்றும் திசையைக் கண்டறியவும் ( k = 9 x 10⁹ Nm²C⁻² , 1 μC = 10⁻⁶ C ).
அறியப்பட்டது :
மின்னூட்டம் A (q A ) = +Q
மின்னூட்டம் B (q B ) = -2Q
மின்னூட்டம் C (q C ) = -Q
A மற்றும் B மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r AB ) = r
B மற்றும் C மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான தூரம் (r BC ) = 2r
k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2
தேவை: B என்ற மின்னூட்டத்தின் மீதான கூலும் விசையின் அளவு மற்றும் திசை.
தீர்வு:
A மற்றும் B மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான கூலும் விசை:
மின்னூட்டம் A நேர்மறையாகவும், மின்னூட்டம் B எதிர்மறையாகவும் இருப்பதால், F AB- யின் திசையானது மின்னூட்டம் A-ஐ நோக்கி அமைகிறது.
B மற்றும் C மின்னூட்டங்களுக்கு இடையேயான கூலும் விசை:
மின்னூட்டம் B எதிர்மறையாகவும், மின்னூட்டம் C எதிர்மறையாகவும் இருப்பதால், FBC- யின் திசையானது மின்னூட்டம் A-ஐ நோக்கி அமைகிறது.
B என்ற மின்னூட்டத்தின் மீது செயல்படும் நிகர விசை:
எஃப் = எஃப்AB + எஃப்BC = 2 k Q2/r2 + 0.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2 r-2
விசையின் திசையானது மின்னூட்டம் A-ஐ நோக்கியோ அல்லது இடப்புறமாகவோ அமைகிறது.
