Электрики статикӣ мавзӯи муҳим дар физикаи синфи 12 аст. Он падидаҳои марбут ба зарядҳои электрикӣ дар ҳолати оромӣ ё ҳаракатро баррасӣ мекунад. Фаҳмидани мафҳумҳои асосӣ, қонуни Кулон ва майдонҳои электрикӣ барои ҳалли масъалаҳои гуногуни марбут ба электрики статикӣ муҳим аст. Дар ин мақола, мо якчанд мисолҳои мушкилоти электрики статикиро, ки зуд-зуд дар имтиҳонҳои синфи 12 пайдо мешаванд, дар баробари ҳалли онҳо баррасӣ хоҳем кард.
Мафҳумҳои асосии барқи статикӣ
Электри статикӣ аз номутавозинии зарядҳои электрикӣ дар сатҳи ашё ба вуҷуд меояд. Ин зарядро аз як ашё ба ашёи дигар тавассути равандҳо ба монанди соиш, гузаронандагӣ ва индуксия интиқол додан мумкин аст.
– Қонуни Кулон: Ин қонун қувваи ҷозиба ё тела додани ду заряди электрикии нуқтагиро шарҳ медиҳад. Формулаи қонуни Кулон чунин аст:
\[
F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}}
\]
Ди мана:
– \( F \) қувваест, ки байни зарядҳо амал мекунад (Нютон).
– \( k \) доимии Кулон аст (\( 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \)).
– \( q_1 \) ва \( q_2 \) бузургиҳои зарядҳо мебошанд (Кулон).
– \( r \) масофаи байни ду заряд (метр) аст.
– Майдони электрикӣ: Майдони электрикӣ фазоест дар атрофи заряди электрикӣ, ки дар он қувваи электрикӣ аз ҷониби зарядҳои дигар эҳсос карда мешавад. Майдони электрикӣ (E) дар масофа (r) аз заряд (Q) чунин аст:
\[
E = k \frac{Q}{r^2}
\]
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Намунаи саволи 1: Қувваи Кулон
Савол:
Ду заряди электрикии \( 2 \times 10^{-6} \, \text{C} \) ва \( -3 \times 10^{-6} \, \text{C} \) дар масофаи 0,1 метр ҷойгир шудаанд. Қувваи Кулонро байни ду заряд ҳисоб кунед.
Ҳалли масъала:
Формулаи қонуни Кулонро истифода баред:
\[
F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}}
\]
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[
F = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{{(2 \times 10^{-6} \, \text{C})(3 \times 10^{-6} \, \text{C})}}{{(0,1 \, \text{m})^2}}
\]
\[
F = 8.99 \times 10^9 \times \frac{6 \times 10^{-12}}{0,01}
\]
\[
F = 8.99 \times 10^9 \times 6 \times 10^{-10}
\]
\[
F = 53,94 \times 10^{-1} \, \text{N}
\]
\[
F = 5,394 \, \text{N}
\]
Пас, қувваи Кулон байни ду заряд 5,394 Н аст.
Намунаи саволи 2: Майдони электрикӣ аз рӯи заряди нуқтаӣ
Савол:
Майдони электрикиро дар масофаи 0,05 метр аз заряди \(4 \times 10^{-6} \, \text{C} \) ҳисоб кунед.
Ҳалли масъала:
Формулаи майдони электрикиро истифода баред:
\[
E = k \frac{Q}{r^2}
\]
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[
E = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{4 \times 10^{-6} \, \text{C}}{(0,05 \, \text{m})^2}
\]
\[
E = 8.99 \times 10^9 \times \frac{4 \times 10^{-6}}{0,0025}
\]
\[
E = 8.99 \times 10^9 \times 1,6 \times 10^{-3}
\]
\[
E = 14,384 \times 10^6 \, \text{N/C}
\]
\[
E = 1,4384 \times 10^7 \, \text{N/C}
\]
Пас, майдони электрикӣ дар масофаи 0,05 метр аз заряд баробар аст (1,4384 \times 10^7 \, \text{N/C} \).
Намунаи саволи 3: Потенсиали электрикӣ
Савол:
Заряди \(5 \times 10^{-6} \, \text{C} \) дар нуқтаи муайян ҷойгир карда шудааст. Потенсиали электрикиро дар масофаи 0,2 метр аз заряд ҳисоб кунед.
Ҳалли масъала:
Формулаи потенсиали электрикиро истифода баред:
\[
V = k \frac{Q}{r}
\]
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[
V = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{5 \times 10^{-6} \, \text{C}}{0,2 \, \text{m}}
\]
\[
V = 8.99 \times 10^9 \times 25 \times 10^{-6}
\]
\[
V = 224,75 \times 10^3 \, \text{V}
\]
\[
V = 2,2475 \times 10^5 \, \text{V}
\]
Пас, потенсиали электрикӣ дар масофаи 0,2 метр аз заряд баробар аст (2,2475 \зарба 10^5 \, \text{V} \).
Намунаи саволи 4: Энергияи потенсиали барқӣ
Савол:
Ду заряди \( 3 \times 10^{-6} \, \text{C} \) ва \( -2 \times 10^{-6} \, \text{C} \) дар масофаи 0,1 метр ҷойгиранд. Энергияи потенсиали электрикии системаро ҳисоб кунед.
Ҳалли масъала:
Формулаи энергияи потенсиали электрикиро истифода баред:
\[
U = k \frac{q_1 q_2}{r}
\]
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[
U = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{(3 \times 10^{-6} \, \text{C})(-2 \times 10^{-6} \, \text{C})}{0,1 \, \text{m}}
\]
\[
U = 8.99 \times 10^9 \times \frac{-6 \times 10^{-12}}{0,1}
\]
\[
U = -5,394 \times 10^{-1} \, \text{J}
\]
\[
U = -0,5394 \, \text{J}
\]
Пас, энергияи потенсиалии электрикии система -0,5394 Ҷ аст.
Хулоса
Дарки барқи статикӣ ва татбиқи мафҳумҳои асосӣ, аз қабили қонуни Кулон, майдонҳои электрикӣ, потенсиали электрикӣ ва энергияи потенсиали электрикӣ дар физикаи синфи 12 муҳим аст. Бо омӯзиши мисолҳои масъалаҳо дар боло, аз донишҷӯён интизор меравад, ки ин мафҳумҳоро беҳтар дарк кунанд ва онҳоро дар вазъиятҳои гуногун татбиқ кунанд. Ин масъалаҳо инчунин ба донишҷӯён дар омодагӣ ба имтиҳонҳо ва мушкилоти мураккабтар дар оянда кӯмак мекунанд.
Машқ кардани намудҳои гуногуни мушкилоти барқи статикӣ фаҳмиши мафҳумии шуморо тақвият медиҳад ва малакаҳои ҳалли мушкилотро беҳтар мекунад. Пеш аз кор кардан бо мушкилот, ҳамеша боварӣ ҳосил кунед, ки асосҳои назариявиро дарк мекунед, зеро фаҳмиши мустаҳкам ба шумо дар ҳалли самараноктар ва дақиқтари мушкилот кӯмак мекунад.
