Қувваи барқӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳал

Қувваи барқӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳал

1. Се заряд , чунон ки дар расми зер нишон дода шудааст . Қувваи электрикии заряди B чӣ қадар аст? k = 9 x 109 ^Nm 2 ^C −2 ^, 1 μC = 10 ⁻⁶ C.

Маълум:

q_A = 10 µC = 10 x 10^-6 C = 10^-5 Кулон

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

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

r _AB = 0.1 м = 10 ^-1 м

r _BC = 0.1 м = 10 ^-1 м

k = 9 x 10 ⁹ Нм ² C ⁻²

Ҷустуҷӯшаванда: Қувваи электрикии аз ҷониби заряди B эҳсосшуда

Ҳал:

Ба заряди B ду қувваи электрикӣ таъсир мерасонанд, ки ин қувваи электрикӣ байни заряди A ва заряди B (F _AB ) ва инчунин қувваи электрикӣ байни зарядҳои B ва C (F _BC ) мебошанд. Қувваи электрикие, ки заряди B эҳсос мекунад, натиҷаи қувваи F _AB ва қувваи F _BC мебошад.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои А ва В:

Заряди A мусбат ва заряди B мусбат аст, бинобар ин самти F _AB ба заряди C ишора мекунад.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои B ва C:

Заряди B мусбат ва заряди C мусбат аст, бинобар ин F _BC ба заряди A ишора мекунад.

Қувваи электрикие, ки заряди B эҳсос мекунад:

F _B = F _BC – F _AB = 180 – 90 = 90 Н.

Андозаи қувваи электрикии аз ҷониби заряди B (FB ₎ эҳсосшаванда 90 Нютон аст . Самти FB бо самти FBC якхела аст , _ки ба заряди A ишора мекунад_.

2. Бузургӣ ва самти қувваи электрикӣ дар заряди B чист? ( k = 9 x 109 ^Nm 2 ^C −2 ^, 1 μC = 10 ⁻⁶ C)

Маълум:

Заряд A (q _A ) = +Q

Заряди B (q _B ) = -2Q

Заряд C (q _C ) = -Q

Масофаи байни зарядҳои A ва B (r _AB ) = r

Масофаи байни зарядҳои B ва C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Нм ² C ⁻²

Мақсади дилхоҳ: Бузургӣ ва самти қувваи электрикӣ дар заряди B.

Ҳал:

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои А ва В:

Заряди А мусбат ва заряди В мусбат аст, бинобар ин самти F _AB ба заряди А ишора мекунад.

Қувваи электрикӣ байни заряди B ва заряди C:

Заряди B манфӣ ва заряди C манфӣ аст, бинобар ин самти F _BC ба заряди A ишора мекунад.

Қувваи холис ба заряди B таъсир мерасонад:

F = F _AB + F _BC = 2 k Q ² /r ² + 0.5 k Q ² /r ² = 2.5 k Q ² /r ² = 2.5 k Q ² r ^-2

Самти қувваи барқ ​​ба заряди А (ба чап) ишора мекунад.

3. Ду заряди электрикӣ, ки дар расми зер нишон дода шудаанд. Заряд дар нуқтаи А 8 µC аст ва қувваи электрикӣ ба ҳарду заряд таъсир мекунад 45 Н аст. Агар заряди А ба рост 1 см ҳаракат кунад, қувваи ҷозиба ба ҳарду заряд таъсир мекунад. k = 9.10 ⁹ Nm2 ^{.C -2}.

Маълум:

Заряди барқӣ дар нуқтаи A (q)_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Кулон

Қувваи барқ ​​ба ҳарду заряд таъсир мекунад (F) = 45 Нютон

Масофаи байни ҳарду заряд (r _AB ) = 4 см = 0.04 метр = 4 x 10 ^-2 метр

Доимӣ (k) = 9 x 10 ⁹ Нм2 ^{.C -2}

Қувваи электрикӣ байни ҳарду заряди зарурӣ , агар заряди А ба самти рост 1 см ҳаракат кунад.

Ҳал:

Заряди барқ ​​дар нуқтаи B :

Муодилаи қувваи электрикӣ:

F = k (q _A )(q _B ) / r ²

F r ² = k (q _A )(q _B )

q _B = F r ² / k (q _A )

Заряди барқ ​​дар нуқтаи B :

q _B = (45)(4 x 10 ^-2 ) ² / (9 x 10 ⁹ )(8 x 10 ^-6 )

q _B = (45)(16 x 10 ^-4 ) / 72 x 10 ³

q _B = (720 x 10 ^-4 ) / (72 x 10 ³ )

q _B = 10 x 10 ^-7 Кулон

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои электрикии A ва B:

Агар заряд дар нуқтаи А ба тарафи рост 1 см ҳаракат кунад, пас масофаи байни ҳарду заряд 3 см = 0.03 метр = 3 x 10 ^-2 метр аст.

F = k (q _A )(q _B ) / r ²

F = (9 x 109 ⁾ (8 x 10 ^-6 )(10 x 10 ^-7 ) / (3 x 10 ^-2 ) ²

F = (9 x 10 ⁹ )(80 x 10 ^-13 ) / (9 x 10 ^-4 )

F = (1 x 10 ⁹ )(80 x 10 ^-13 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = (80 x 10 ^-4 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = 80 Нютон

4. Ду заряди электрикӣ дар нуқтаҳои P ва Q бо масофаи 10 см аз ҳам ҷудо шудаанд, қувваи ҷозибаи 8 Нютонро эҳсос кунед. Агар заряди Q 5 см ба сӯи заряди P ҳаракат кунад, пас қувваи электрикӣ чанд аст? (1 µC = 10 ^-6 C ва k = 9 x 109 ^Nm 2 ^.C -2 ⁾.

Маълум:

Масофаи байни зарядҳои P ва Q (r)_PQ) = 10 см = 0.1 м = 1 x 10^-1 m

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои P ва Q (F) = 8 Н

Заряди барқӣ Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x 10 ^-6 C

Доимӣ (k) = 9 x 10 ⁹ Нм2 ^{.C -2}

Дархост: Қувваи электрикӣ байни зарядҳои P ва Q, агар заряди Q 5 см ба сӯи заряди P ҳаракат кунад.

Ҳал:

Аввал заряди электрикии P-ро ҳисоб кунед ва сипас қувваи электрикии байни ҳарду зарядро ҳисоб кунед, агар заряди электрикии Q 5 см ба заряди P ҳаракат кунад.

Заряди электрикӣ P :

q _P = F r ² / k (q _Q )

q _P = (8)(1 x 10 ^-1 ) ² / (9 x 10 ⁹ )(40 x 10 ^-6 )

q _P = (8)(1 x 10 ^-2 ) / 360 x 10 ³

q _P = (8 x 10 ^-2 ) / (36 x 10 ⁴ )

q _P = (1 x 10 ^-2 ) / (4.5 x 10 ⁴ )

q _P = (1 / 4.5) x 10 ^-6 Кулон

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои электрикӣ P ва Q:

Агар заряд дар нуқтаи Q 5 см ба тарафи чап ҳаракат кунад, масофаи байни ҳарду заряд 5 см = 0.05 метр = 5 x 10 ^-2 метр аст.

F = k (q _P )(q _Q ) / ^r2

F = (9 x 109 ⁾ ( (1 / 4.5) x 10 ^-6 )(40 x 10 ^-6 ) / (5 x 10 ^-2 ) ²

F = (2 x 10 ³ )(40 x 10 ^-6 ) / (25 x 10 ^-4 )

F = (80 x 10 ^-3 ) / (25 x 10 ^-4 )

F = 3.2 x 10 ¹

F = 32 Нютон

5. Қувваи электрикие, ки заряди q _B эҳсос мекунад, 8 Н (1 µC = 10 ^-6 C ва k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ) аст. Агар заряди q _{B аз A 4 см ҳаракат кунад, пас қувваи электрикие, ки q B} эҳсос мекунад, чанд аст?

Маълум:

Масофаи байни зарядҳои A ва B (r)_AB) = 2 см = 0.02 м = 2 x 10^-2 m

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои A ва B (F) = 8 Н

Заряди барқӣ A (q _A ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 C

Доимӣ (k) = 9 x 10 ⁹ Нм2 ^{.C -2}

Дархост: Қувваи электрикӣ байни зарядҳои A ва B, агар масофаи байни ҳарду заряд 4 см бошад.

Ҳал:

Аввал заряди электрикии B-ро ҳисоб кунед ва сипас қувваи электрикии байни ҳарду зарядро ҳисоб кунед, агар масофаи ҳарду заряд 4 см = 0.04 метр = 4 x 10 ^-2 метр бошад.

Заряди электрикӣ дар нуқтаи B :

q _B = F r ² / k (q _A )

q _B = (8)(2 x 10 ^-2 ) ² / (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )

q _B = (8)(4 x 10 ^-4 ) / (18 x 10 ³ )

q _B = (32 x 10 ^-4 ) / (18 x 10 ³ )

q _B = (32/18) x 10 ^-7

qB = (16/9) x 10 ^-7 Кулон

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои А ва В:

F = k (q _A )(q _B ) / r ²

F = (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )( (16/9) x 10 ^-7 ) / (4 x 10 ^-2 ) ²

F = (18 x 10 ³ ) ( (16/9) x 10 ^-7 ) / (16 x 10 ^-4 )

F = (2 x 10 ³ )(16 x 10 ^-7 ) / (16 x 10 ^-4 )

F = (2 x 10 ³ )(1 x 10 ^-7 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = (2 x 10 ^-4 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = 2 Нютон

6. Се заряди A, B ва C , чунон ки дар расми зер нишон дода шудааст. AB = BC = 20 см ва зарядҳо якхелаанд (q = 2µC). k = 9.10 ⁹ Nm2.C ^-2 , 1 µ = 10 ^-6 . Бузургии қувваи электрикӣ, ки ба нуқтаи B таъсир мерасонад, чанд аст^?

Маълум:

Заряд дар нуқтаи A (q)_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Кулон

Заряд дар нуқтаи B (q _B ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Кулон

Заряд дар нуқтаи C (q _C ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Кулон

Масофа аз B то C (r _BC ) = 20 см = 0.2 метр = 2 x 10 ^-1 метр

Масофа аз B то A (r _BA ) = 20 см = 0.2 метр = 2 x 10 ^-1 метр

^k = 9.10 ⁹ Нм2 ^.C -2

Дархост: Бузургии қувваи электрикӣ ба нуқтаи B таъсир мерасонад

Ҳал:

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва C:

F _BC = k (q _B )(q _C ) / r _BC ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )(2 x 10 ^-6 ) / (2 x 10 ^-1 ) ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(4 x 10 ^-12 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BC = (36 x 10 ^-3 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BC = 9 x 10 ^-1

F _BC = 0.9 Нютон

Зарядҳои электрикӣ дар нуқтаҳои B ва C мусбатанд, ба тавре ки самти қувваи электрикии F _BC аз нуқтаи C ба самти чап равона карда шудааст.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва A:

F _BA = k (q _B )(q _A ) / r _BA ²

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )(2 x 10 ^-6 ) / (2 x 10 ^-1 ) ²

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(4 x 10 ^-12 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BA = (36 x 10 ^-3 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BA = 9 x 10 ^-1

F _BA = 0.9 Нютон

Зарядҳои электрикӣ дар нуқтаҳои B ва A мусбатанд, бинобар ин самти қувваи электрикии F _BA ба поён, аз нуқтаи A дуртар аст.

Натиҷаи қувваҳои электрикӣ:

7. Се заряди Q1 _, Q2 _ва Q3, _чунон ки дар расми зер нишон дода шудааст. Дарозии AB = дарозии BC = 30 см. Маълум: k = 9.10 ⁹ Nm2.C ^-2 ва 1 µ = 10 ^{-6 ,} пас натиҷаи қувваи электрикӣ дар заряди _Q1.

Маълум:

Заряд дар нуқтаи A (q)_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Кулон 

Заряд дар нуқтаи B (q _B ) = -10 µC = -10 x 10 ^-6 Кулон

Заряд дар нуқтаи C (q _C ) = 4 µC = 4 x 10 ^-6 Кулон

Масофа аз B то C (r _BC ) = 30 см = 0.3 метр = 3 x 10 ^-1 метр

Масофа аз B то C (r _BA ) = 30 см = 0.3 метр = 3 x 10 ^-1 метр с

^k = 9.10 ⁹ Нм2 ^.C -2

Мехоҳед: Натиҷаи қувваи электрикӣ дар нуқтаи B

Ҳал:

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва C:

F _BC = k (q _B )(q _C ) / r _BC ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(10 x 10 ^-6 )(4 x 10 ^-6 ) / (3 x 10 ^-1 ) ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(40 x 10 ^-12 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BC = (360 x 10 ^-3 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BC = 40 x 10 ^-1

F _BC = 4 Нютон

Заряди электрикӣ дар нуқтаи B манфӣ ва заряди электрикӣ дар нуқтаи C мусбат аст, бинобар ин самти қувваи электрикӣ F _BC ба самти рост, ба нуқтаи C равона карда шудааст.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва A:

F _BA = k (q _B )(q _A ) / r _BA ²

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

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(30 x 10 ^-12 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BA = (270 x 10 ^-3 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BA = 30 x 10 ^-1

F _BA = 3 Нютон

Заряди электрикӣ дар нуқтаи B манфӣ ва заряди электрикӣ дар нуқтаи A мусбат аст, бинобар ин самти қувваи электрикӣ F _BA ба боло ба нуқтаи A равона шудааст.

Натиҷаи қувваи электрикӣ:

1. Қувваи барқӣ чист? ҷавобҚувваи барқӣ қувваи асосӣ аст, ки байни объектҳо аз сабаби зарядҳои электрикии онҳо ба вуҷуд меояд. Он метавонад ҷозиба (байни зарядҳои муқобил) ё теладиҳанда (байни зарядҳои монанд) бошад.
2. Чӣ тавр бузургии қувваи электрикӣ байни ду заряди нуқтаӣ муайян карда мешавад? ҷавоб: Бузургии қувваи электрикӣ байни ду заряди нуқтаӣ аз рӯи қонуни Кулон дода мешавад. Он ба зарби бузургии зарядҳо мутаносиб ва ба квадрати масофаи байни онҳо мутаносиб аст. F=kx q₁​x q₂​/ r², ки дар он $k$ доимии Кулон аст.
3. Агар масофаи байни ду заряд ду баробар зиёд шавад, бо қувваи электрикӣ чӣ мешавад? ҷавобАгар масофаи байни ду заряд ду баробар зиёд шавад, қувваи электрикӣ чоряки арзиши аввалаи он мегардад, зеро қувва баръакс бо квадрати масофа тағйир меёбад.
4. Қувваи электрикӣ бо қувваи ҷозиба чӣ гуна муқоиса мешавад? ҷавобҚувваҳои электрикӣ метавонанд ҳам ҷолиб ва ҳам теладиҳанда бошанд, дар ҳоле ки қувваҳои ҷозиба танҳо ҷолибанд. Илова бар ин, барои объектҳои маъмулӣ ва масофаҳо, қувваҳои электрикӣ одатан нисбат ба қувваҳои ҷозиба хеле қавитаранд, зеро қувваҳои ҷозиба нисбат ба қувваи электрикӣ хеле заифтаранд.
5. Принсипи суперпозиция нисбат ба қувваҳои электрикӣ чист? ҷавобПринсипи суперпозиция мегӯяд, ки қувваи электрикии холис ба заряде, ки аз маҷмӯи зарядҳои дигар ба вуҷуд меояд, ҷамъи вектории қувваҳое мебошад, ки аз ҷониби ҳар як заряд алоҳида гирифта шудаанд.
6. Чаро мо қувваҳои электрикиро дар ашёи ҳаррӯза эҳсос намекунем, ҳарчанд онҳо аз зарраҳои заряднок сохта шудаанд? ҷавобАшёҳои ҳаррӯза одатан аз ҷиҳати электрикӣ бетарафанд, яъне онҳо шумораи баробари зарядҳои мусбат ва манфӣ доранд. Қувваҳо байни ин зарядҳо мувозинат мекунанд, аз ин рӯ қувваи холиси электрикӣ ба сифр баробар аст.
7. Чӣ тавр заминкунӣ ба қувваи барқӣ ба объекти заряднок таъсир мерасонад? ҷавобБа замин пайваст кардани объекти заряднок имкон медиҳад, ки заряд байни объект ва Замин то безарар шудани объект ҷараён гирад ва қувваи электрикии холисро, ки аз сабаби заряди ибтидоии он ба объект таъсир мерасонад, самаранок аз байн барад.
8. Оё қувваи барқӣ метавонад дар вакуум амал кунад? ҷавобБале, қувваи барқӣ метавонад дар вакуум амал кунад. Барои паҳн шуданаш ба васила ниёз надорад. Ин аз тарзи вуҷуд доштани майдонҳои барқӣ ва таъсир расонидан ба зарраҳои заряднок дар фазо маълум аст.
9. Доимии электрикӣ (ё диэлектрикии фазои озод) дар муайян кардани қувваи қувваи электрикӣ чӣ нақш дорад? ҷавобДоимии электрикӣ, ки онро диэлектрикии фазои озод низ меноманд, ба қувваи қувваи электрикӣ байни зарядҳо таъсир мерасонад. Диэлектрикии баландтар маънои заифтар будани қувваҳои электрикиро дорад ва баръакс. Доимии Кулон, $k$, бо ин арзиш алоқаманд аст k=1/4πε₀​​.

10. Агар ду заряд нисбат ба якдигар ҳаракат кунанд, оё қувваи байни онҳо тағйир меёбад? Ҷавоб : Агар ду заряд нисбат ба якдигар ҳаракат кунанд, онҳо илова бар майдонҳои электрикӣ метавонанд майдонҳои магнитиро ба вуҷуд оранд. Ин маънои онро дорад, ки таъсири мутақобилаи байни зарядҳои ҳаракаткунанда на танҳо аз ҳисоби қувваҳои электрикӣ, балки аз ҳисоби қувваҳои магнитӣ низ ба амал меояд. Таъсири мутақобилаи якҷоя бо қувваи электромагнитӣ тавсиф мешавад. Пас, дар ҳоле ки қувваи электрикии аз зарядҳо ба вуҷуд омада танҳо аз сабаби ҳаракат карданашон тағйир намеёбад, қувваи умумӣ метавонад аз сабаби таъсири магнитӣ тағйир ёбад.