Қувваи барқӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳал

Қувваи барқӣ - мушкилот ва роҳҳои ҳал

1. се пардохт чунон ки дар расми зер нишон дода шудаастЧӣ аст қувваи барқӣ таҳти роҳбарии масъул Б. k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 мкКл = 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 m

r_BC = 0.1 м = 10^-1 m

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Дархостшуда: Қувваи электрикии аз ҷониби заряди B эҳсосшаванда

Ҳал:

Ба заряди B ду қувваи электрикӣ таъсир мерасонанд, ки ин қувваи электрикӣ байни заряди A ва заряди B мебошад. (F_AB) ва инчунин қувваи электрикӣ байни зарядҳои B ва C (F_BC). Қувваи электрикие, ки заряди B эҳсос мекунад, натиҷаи қувва аст F_AB ва қувва F_BC.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои А ва В:

гунаҳкор кардан A мусбат ва заряди B мусбат аст, бинобар ин самти F_AB холҳо барои ситонидан C.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳои B ва C:

Заряди B мусбат ва заряди C мусбат аст, бинобар ин F_BC холҳо барои ситонидан A.

Қувваи электрикие, ки заряди B эҳсос мекунад:

F_B = Ф_BC - Ф_AB = 180 – 90 = 90 Н.

Бузургии қувваи электрикии аз ҷониби заряди B эҳсосшаванда (F_B) is 90 Нютон. Самти F_B ҳамон самт аст F_BC , нуқтаҳо барои ситонидан A.

2. Бузургӣ ва самти қувваи электрикӣ дар заряди B чист? (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 мкКл = 10^-6 C)

Маълум:

Заряд A (q)_A) = +Q

Заряд 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 10⁹ Nm²C^-2

Дархостшуда: 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 холҳо барои ситонидан A.

Қувваи электрикӣ байни заряди B ва заряди C:

Заряди B is манфӣ ва заряди C манфӣ аст, бинобар ин самти F_BC холҳо барои ситонидан A.

Қувваи холис ба заряди B таъсир мерасонад:

Ф = Ф_AB + Ф_BC = 2 к Q²/r² + 0.5 к Q²/r² = 2.5 к Q²/r² = 2.5 к Q² 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 = 9.10⁹ 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 10⁹ Nm².C^-2

Дархостшуда: Агар заряди А ба самти рост 1 см ҳаракат кунад, қувваи электрикӣ байни ҳарду заряд таъсир мекунад.

Ҳал:

Заряди барқӣ дар нуқтаи B :

Муодилаи қувваи электрикӣ:

F = k (q)_A)(q_B) / р²

Ҷумъа² = k (q_A)(q_B)

q_B = Ҷ р² / к (қ_A)

Заряди барқӣ дар нуқтаи B :

q_B = (45)(4 x 10)^-2)² / (9 x 10⁹)(8 x 10^-6)

q_B = (45)(16 x 10)^-4) / 72 x 10³

q_B = (720х10^-4) / (72 x 10³)

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 аст.^-2 метр.

F = k (q)_A)(q_B) / р²

F = (9х10⁹)(8 x 10^-6)(10 x 10^-7) / (3 x 10^-2)²

F = (9х10⁹)(80 x 10^-13) / (9 x 10^-4)

F = (1х10⁹)(80 x 10^-13) / (1 x 10^-4)

F = (80х10^-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 Nm².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 10⁹ Nm².C^-2

Дархостшуда: 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 барқӣ P :

q_P = Ҷ р² / к (қ_Q)

q_P = (8)(1 x 10)^-1)² / (9 x 10⁹)(40 x 10^-6)

q_P = (8)(1 x 10)^-2) / 360 x 10³

q_P = (8х10^-2) / (36 x 10⁴)

q_P = (1х10^-2) / (4.5 x 10⁴)

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 аст.^-2 метр

F = k (q)_P)(q_Q) / р²

F = (9х10⁹)( (1 / 4.5) x 10^-6)(40 x 10^-6) / (5 x 10^-2)²

F = (2х10³)(40 x 10^-6) / (25 x 10^-4)

F = (80х10^-3) / (25 x 10^-4)

F = 3.2 x 10¹

F = 32 Нютон

5. Қувваи электрикии аз ҷониби заряди q эҳсосшаванда_B 8 Н (1 µC = 10 аст^-6 C ва k = 9.10⁹ Нм².C^-2). Агар заряд q бошад_B аз нуқтаи A 4 см ҳаракат кард, пас қувваи электрикии аз ҷониби q эҳсосшуда чӣ қадар аст?_B.

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 10⁹ Nm².C^-2

Дархостшуда: Қувваи электрикӣ байни зарядҳои А ва В, 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.

Заряди барқӣ дар B :

q_B = Ҷ р² / к (қ_A)

q_B = (8)(2 x 10)^-2)² / (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)

q_B = (8)(4 x 10)^-4) / (18 x 10³)

q_B = (32х10^-4) / (18 x 10³)

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) / р²

F = (9х10⁹)(2 x 10^-6)( (16/9) x 10^-7) / (4 x 10^-2)²

F = (18х10³)( (16/9) x 10^-7) / (16 x 10^-4)

F = (2х10³)(16 x 10^-7) / (16 x 10^-4)

F = (2х10³)(1 x 10^-7) / (1 x 10^-4)

F = (2х10^-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 = 9.10⁹ Нм².C^-2, 1 µ = 10^-6Бузургии қувваи электрикӣ, ки ба нуқтаи B таъсир мерасонад, чист?

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

к = 9.10⁹ Нм².C^-2

Дархостшуда: 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) / р_BC²

F_BC = (9х10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²

F_BC = (9х10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)

F_BC = (36х10^-3) / (4 x 10^-2)

F_BC = 9 x 10^-1

F_BC = 0.9 Нютон

Зарядҳои электрикӣ дар нуқтаҳои B ва C мусбатанд, то самти қувваи электрикӣ F бошад._BC ба самти чап аз нуқтаи C дуртар.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва A:

F_BA = k (q_B)(q_A) / р_BA²

F_BA = (9х10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²

F_BA = (9х10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)

F_BA = (36х10^-3) / (4 x 10^-2)

F_BA = 9 x 10^-1

F_BA = 0.9 Нютон

Зарядҳои электрикӣ дар нуқтаҳои B ва A мусбатанд, то самти қувваи электрикӣ F бошад._BA ба поён, дуртар аз нуқтаи А.

Натиҷаи қувваҳои электрикӣ:

7. Се заряд Q₁, Савол₂, ва Q₃ чунон ки дар расми зер нишон дода шудааст. Дарозии AB = дарозии BC = 30 см. Маълум: к = 9.10⁹ Нм².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

к = 9.10⁹ Нм².C^-2

Дархостшуда: Натиҷаи қувваи электрикӣ дар нуқтаи B

Ҳал:

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва C:

F_BC = k (q_B)(q_C) / р_BC²

F_BC = (9х10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²

F_BC = (9х10⁹)(40 x 10^-12) / (9 x 10^-2)

F_BC = (360х10^-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 ҳамин аст._BC ба тарафи рост, ба нуқтаи C.

Қувваи электрикӣ байни зарядҳо дар нуқтаҳои B ва A:

F_BA = k (q_B)(q_A) / р_BA²

F_BA = (9х10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²

F_BA = (9х10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)

F_BA = (270х10^-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 ҳамин аст._BA боло то нуқтаи А.

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? ҷавобАгар 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. Ҳамин тавр, 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.