స్థిర విద్యుత్ బలం – సమస్యలు మరియు పరిష్కారాలు

స్థిర విద్యుత్ బలం – సమస్యలు మరియు పరిష్కారాలు

1. స్థిర విద్యుత్ బలం 144 N అయితే, రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం ఎంత … (1 μC = 10 ^-6 C మరియు k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 )

తెలిసినది :

విద్యుత్ బలం (F ₁₂ ) = 144 N

ఆవేశం 1 (q ₁ ) = 10 μC = 10 x 10 ^-6 C

ఆవేశం 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

స్థిరాంకం (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

C = కూలంబ్, N = న్యూటన్, m = మీటర్

కావలసినది : రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం (r)

పరిష్కారం:

కూలంబ్ నియమం యొక్క సమీకరణం :

F = స్థిర విద్యుత్ బలం, k = కూలంబ్ స్థిరాంకం, q = విద్యుత్ ఆవేశం, r = రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం

రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం (r) = 5 x 10⁻² ^{మీటర్లు} = 5 x ^10⁻² x ^10² సెం.మీ = 5 సెం.మీ.

2. r దూరంతో వేరు చేయబడిన రెండు ఆవేశాలు . స్థిర విద్యుత్ బలం 3.6 N అయితే, ^ఆ రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం ఎంత? ( 1 μC = 10⁻⁶ ^C మరియు k = ^9.10⁹ Nm².C⁻² ⁾

తెలిసినది :

విద్యుత్ బలం (F ₁₂ ) = 3.6 N

ఆవేశం 1 (q ₁ ) = 9 μC = 9 x 10 ^-6 C

ఆవేశం 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

కూలంబ్ స్థిరాంకం (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

C = కూలంబ్, N = న్యూటన్, m = మీటర్

కావలసినది : రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం (r)

పరిష్కారం:

రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం (r) = 0.3 మీ = 0.3 x 100 సెం.మీ = 30 సెం.మీ.

3. క్రింది పటంలో చూపిన విధంగా మూడు బిందు ఆవేశాలు. బిందువు A వద్ద స్థిర విద్యుత్ బలం యొక్క పరిమాణం ఎంత? (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ; 1 μ = 10 ^-6 )

తెలిసినది :

వసూలు ఎ (క్యూ_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

ఆవేశం B (q _B ) = 8 μC = 8 x 10 ^-6 C

ఆవేశం C (q _C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10 ^-6 C

కూలంబ్ స్థిరాంకం (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

ఆవేశాలు A మరియు B ల మధ్య దూరం (r _AB ) = 4 సెం.మీ = 4 x 10 ^-2 మీ

ఆవేశాలు A మరియు C ల మధ్య దూరం (r _AC ) = 3 సెం.మీ = 3 x 10 ^-2 మీ

C = కూలంబ్, N = న్యూటన్, m = మీటర్

కావలసినది : A బిందువు వద్ద గల స్థిర విద్యుత్ బలం

పరిష్కారం:

కూలంబ్ నియమం యొక్క సమీకరణం:

F = స్థిర విద్యుత్ బలం , k = కూలంబ్ స్థిరాంకం , q = విద్యుత్ ఆవేశం , r = రెండు ఆవేశాల మధ్య దూరం

A బిందువు వద్ద స్థిర విద్యుత్ బలం:

4. క్రింది పటంలో చూపిన విధంగా మూడు బిందు ఆవేశాలు ఉన్నాయి. ఆవేశం B అనుభవించే కూలంబ్ బలం యొక్క పరిమాణం ఎంత? (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ; 1 μC = 10 ^-6 C ).

తెలిసినది :

q _A = 10 µC = 10 x 10 ^-6 C = 10 ^-5 కూలమ్స్

q _B = 10 µC = 10 x 10 ^-6 = 10 ^-5 కూలమ్స్

q _C = 20 µC = 20 x 10 ^-6 = 2 x 10 ^-5 కూలంబ్స్

r _AB = 0.1 మీటర్ = 10 ^-1 మీ

r _BC = 0.1 మీటర్ = 10 ^-1 మీ

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

కావలసినది : ఛార్జ్ B అనుభవించిన కూలంబ్ బలం

పరిష్కారం:

ఆవేశం B పై రెండు కూలంబ్ బలాలు పనిచేస్తాయి, అవి ఆవేశాలు A మరియు B ల మధ్య కూలంబ్ బలం (F _AB ) మరియు ఆవేశాలు B మరియు C ల మధ్య కూలంబ్ బలం (F _BC ). ఆవేశం B అనుభవించే కూలంబ్ బలం అనేది F _AB మరియు F _{BC ల నికర బలం}.

A మరియు B ఆవేశాల మధ్య కూలంబ్ బలం:

ఆవేశం A ధనాత్మకం మరియు ఆవేశం B ధనాత్మకం, అందువల్ల F _AB ఆవేశం C వైపు చూపిస్తుంది.

B మరియు C ఆవేశాల మధ్య కూలంబ్ బలం:

ఆవేశం B ధనాత్మకంగా మరియు ఆవేశం C ధనాత్మకంగా ఉండేటట్లు F _​​BC ఆవేశం A వైపు చూపిస్తుంది.

ఆవేశం B అనుభవించే కూలంబ్ బలం :

F _B = F _BC – F _AB = 180 – 90 = 90 N

ఆవేశం B అనుభవించే కూలంబ్ బలం (F _{B ) 90 న్యూటన్లు. F B} యొక్క దిశ F _BC యొక్క దిశతో సమానంగా ఉంటుంది మరియు అది ఆవేశం A వైపు చూపిస్తుంది.

5. ఆవేశం B పై పనిచేసే కూలంబ్ బలం యొక్క పరిమాణం మరియు దిశను కనుగొనండి ( k = 9 x 10⁹ ^{Nm² C⁻²} , ¹ μC = 10⁻⁶ ^C ).

తెలిసినది :

ఆవేశం A (q _A ) = +Q

ఆవేశం B (q _B ) = -2Q

ఆవేశం C (q _C ) = -Q

ఆవేశాలు A మరియు B మధ్య దూరం (r _AB ) = r

ఆవేశాలు B మరియు C ల మధ్య దూరం (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

కావలసినది: ఆవేశం B పై పనిచేసే కూలంబ్ బలం యొక్క పరిమాణం మరియు దిశ

పరిష్కారం:

A మరియు B ఆవేశాల మధ్య కూలంబ్ బలం:

ఆవేశం A ధనాత్మకం మరియు ఆవేశం B రుణాత్మకం, కాబట్టి F _{AB యొక్క దిశ} ఆవేశం A వైపు ఉంటుంది.

ఆవేశం B మరియు ఆవేశం C మధ్య కూలంబ్ బలం:

ఆవేశం B రుణాత్మకం మరియు ఆవేశం C రుణాత్మకం కాబట్టి F _{BC యొక్క దిశ} ఆవేశం A వైపు ఉంటుంది.

ఆవేశం B పై పనిచేసే నికర బలం :

F = F_AB + F_BC = 2 k Q²/r² + 0.5 కె క్యూ²/r² = 2.5 k Q²/r² = 2.5 k Q² r^-2

బలం యొక్క దిశ ఆవేశం A వైపు లేదా ఎడమ వైపుకు ఉంటుంది.