Puwersa ng kuryente – mga problema at solusyon

Puwersa ng kuryente – mga problema at solusyon

1. Tatlong karga gaya ng ipinapakita sa pigura sa ibaba . Ano ang puwersang elektrikal na nararanasan ng karga B. k = 9 x 109 ^Nm2C −2 ^{, 1} μC = ^10−6C.

Kilala:

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

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

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

r _AB = 0.1 m = 10 ^-1 m

r _BC = 0.1 m = 10 ^-1 m

k ⁼ 9 x ^10−2​

Hinahanap: Puwersang elektrikal na nararanasan ng karga B

solusyon:

Mayroong dalawang puwersang elektrikal na kumikilos sa kargamento B, ito ay ang puwersang elektrikal sa pagitan ng kargamento A at kargamento B (F _AB ) at gayundin ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargamento B at C (F _BC ). Ang puwersang elektrikal na nararanasan ng kargamento B ay ang resulta ng puwersang F _AB at puwersang F _BC.

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga kargang A at B:

Positibo ang kargamento A at positibo ang kargamento B kaya ang direksyon ng F( _AB) ay nakaturo sa kargamento C.

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga kargang B at C:

Positibo ang kargamento B at positibo ang kargamento C kaya't ang F _BC ay nakaturo sa kargamento A.

Ang puwersang elektrikal na nararanasan ng karga B:

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

Ang magnitude ng puwersang elektrikal na nararanasan ng kargang B (F₂B₃ ₎ ay 90 Newtons. Ang direksyon ng F₂B₃ ay kapareho ng direksyon ng F₂BC₃ _{, na tumuturo} sa kargang A.

2. Ano ang magnitude at direksyon ng puwersang elektrikal sa kargang B. ( k = 9 x 109 ^Nm2C −2 ^{, 1} μC = ^10−6C )

Kilala:

Karga A (q _A ) = +Q

Singil B (q _B ) = -2Q

Karga C (q _C ) = -Q

Ang distansya sa pagitan ng mga kargang A at B (r _AB ) = r

Ang distansya sa pagitan ng mga kargang B at C (r _BC ) = 2r

k ⁼ 9 x ^10−2​

Hinahanap: Ang magnitude at direksyon ng puwersang elektrikal sa kargang B.

solusyon:

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga kargang A at B:

Positibo ang kargamento A at positibo ang kargamento B kaya ang direksyon ng F( _AB) ay nakaturo sa kargamento A.

Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng karga B at karga C:

Negatibo ang karga B at negatibo ang karga C kaya ang direksyon ng F _BC ay nakaturo sa karga A.

Ang kabuuang puwersa ay kumikilos sa kargamento B:

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 = 2.5 k Q ² r ^-2

Ang direksyon ng puwersang elektrikal ay nakaturo sa kargang A (pakaliwa).

3. Dalawang kargadong elektrikal, na ipinapakita sa pigura sa ibaba. Ang karga sa punto A ay 8 µC at ang puwersang elektrikal na kumikilos sa parehong karga ay 45 N. Kung ang kargadong A ay gumagalaw pakanan ng 1 cm, ano ang puwersang pang-akit na kumikilos sa parehong karga. k = 9.10 ⁹ Nm² ^.C -2^.

Kilala:

Karga ng kuryente sa puntong A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb

Ang puwersang elektrikal ay kumikilos sa parehong karga (F) = 45 Newtons

Ang distansya sa pagitan ng parehong karga (r _AB ) = 4 cm = 0.04 metro = 4 x 10 ^-2 metro

Constant (k) = 9 x ^10⁻¹ Nm⁻¹ ^{.C⁻¹ -2}

Hinahanap: Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng parehong karga kung ang karga A ay gumagalaw pakanan ng 1 cm.

solusyon:

Karga ng kuryente sa puntong B :

Ang ekwasyon ng puwersang elektrikal:

F = k (q _A )(q _B ) / r ²

Fr₂ = k( _q₂A ) ⁽ _q₂B )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Karga ng kuryente sa puntong B :

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

qB ₌ (45)(16 x 10 ^-4 ) / 72 x 10 ³

qB = (720 x 10 _-4 ⁾ / (72 x 10 ³ )

q _B = 10 x 10 ^-7 Coulomb

Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargang elektrikal na A at B:

Kung ang karga sa A ay gumagalaw pakanan ng 1 cm, ang distansya sa pagitan ng parehong karga ay 3 cm = 0.03 metro = 3 x 10 ^-2 metro.

F = k (q _A )(q _B ) / r ²

F = (9 x 10 ⁹ )(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 Newton

4. Dalawang kargang elektrikal sa mga puntong P at Q ay pinaghihiwalay ng layong 10 cm, at nararanasan ang puwersang pang-akit na 8 Newton. Kung ang kargang Q ay gumalaw ng 5 cm patungo sa kargang P, ano ang puwersang elektrikal? (1 µC = 10 ^-6 C at k = 9 x 10 ⁹ Nm² ^.C -2 ⁾.

Kilala:

Ang distansya sa pagitan ng mga kargang P at Q (r_PQ) = 10 sentimetro = 0.1 metro = 1 x 10^-1 m

Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargang P at Q (F) = 8 N

Karga ng kuryente Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x 10 ^-6 C

Constant (k) = 9 x ^10⁻¹ Nm⁻¹ ^{.C⁻¹ -2}

Hinahanap: Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargang P at Q kung ang kargang Q ay inilipat ng 5 cm patungo sa kargang P.

solusyon:

Una, kalkulahin ang kargang elektrikal na P, at pagkatapos ay kalkulahin ang puwersang elektrikal sa pagitan ng parehong kargang, kung ang kargang elektrikal na Q ay inilipat ng 5 cm patungo sa kargang P.

Ang karga ng kuryente na P :

qP = Fr² ^/ k _{( qQ} )

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

qP ₌ (8)(1 x 10 ^-2 ) / 360 x 10 ³

qP ₌ (8 x 10 ^-2 ) / (36 x 10 ⁴ )

qP ₌ (1 x 10 ^-2 ) / (4.5 x 10 ⁴ )

q _P = (1 / 4.5) x 10 ^-6 Coulomb

Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargang elektrikal na P at Q:

Kung ang karga sa puntong Q ay inilipat ng 5 cm pakaliwa, ang distansya sa pagitan ng parehong karga ay 5 cm = 0.05 metro = 5 x 10 ^-2 metro

F = k(qP ₎ ( _qQ ) / ^r2

F = (9 x 10 ⁹ )( (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 ¹⁰¹

F = 32 Newton

5. Ang puwersang elektrikal na nararanasan ng kargadang q _B ay 8 N (1 µC = 10 ^-6 C at k = 9.10 ⁹ Nm² ^{.C -2} ). Kung ang kargadang q _B ay gumalaw ng 4 cm mula sa A, ano ang puwersang elektrikal na nararanasan ni q _B.

Kilala:

Ang distansya sa pagitan ng mga kargang A at B (r_AB) = 2 sentimetro = 0.02 metro = 2 x 10^-2 m

Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargang A at B (F) = 8 N

Ang kargang elektrikal A (q _A ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 C

Constant (k) = 9 x ^10⁻¹ Nm⁻¹ ^{.C⁻¹ -2}

Wanted: Ang puwersang elektrikal sa pagitan ng mga kargang A at B kung ang distansya sa pagitan ng parehong kargang ay 4 cm.

solusyon:

Una, kalkulahin ang kargang elektrikal na B, at pagkatapos ay kalkulahin ang puwersang elektrikal sa pagitan ng parehong kargang, kung ang distansya ng parehong kargang ay 4 cm = 0.04 metro = 4 x 10 ^-2 metro.

Ang karga ng kuryente sa B :

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

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

qB ₌ (8)(4 x 10 ^-4 ) / (18 x 10 ³ )

qB = (32 x 10 _-4 ⁾ / (18 x 10 ³ )

qB = ₍ 32/18) x 10 ^-7

qB = (16/9) x 10 ^-7 Coulomb

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga kargang A at B:

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 Newton

6. Tatlong kargamento A, B at C gaya ng ipinapakita sa pigura sa ibaba. AB = BC = 20 cm at ang mga kargamento ay pareho (q = 2µC). k = 9.10 ⁹ Nm² ^{.C -2} , 1 µ = 10 ^-6 . Ano ang magnitude ng puwersang elektrikal na kumikilos sa puntong B?

Kilala:

Karga sa puntong A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Karga sa puntong B (q _B ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Coulomb

Karga sa puntong C (q _C ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Coulomb

Ang distansya mula B hanggang C (r _BC ) = 20 cm = 0.2 metro = 2 x 10 ^-1 metro

Ang distansya mula B hanggang A (r _BA ) = 20 cm = 0.2 metro = 2 x 10 ^-1 metro

^k = 9.10 ⁹ Nm2 ^.C -2

Hinahanap: Ang magnitude ng puwersang elektrikal ay kumikilos sa puntong B

solusyon:

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga karga sa mga puntong B at 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 Newton

Ang mga kargang kuryente sa mga punto B at C ay positibo kaya ang direksyon ng puwersang kuryente na F, _BC, ay pakaliwa palayo sa punto C.

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga karga sa mga puntong B at 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 Newton

Ang mga kargadong elektrikal sa mga puntong B at A ay positibo kaya ang direksyon ng puwersang elektrikal na F/ _BA ay pababa, palayo sa puntong A.

Ang resulta ng mga puwersang elektrikal:

7. Tatlong karga Q1 _, Q2 _, at Q3 _gaya ng ipinapakita sa pigura sa ibaba. Ang haba ng AB = ang haba ng BC = 30 cm. Alam: k = 9.10 ⁹ Nm2 ^. C ^-2 at 1 µ = 10 ^-6 pagkatapos ay ang resultant ng puwersang elektrikal sa karga _Q1.

Kilala:

Karga sa puntong A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb 

Karga sa puntong B (q _B ) = -10 µC = -10 x 10 ^-6 Coulombs

Karga sa puntong C (q _C ) = 4 µC = 4 x 10 ^-6 Coulomb

Ang distansya mula B hanggang C (r _BC ) = 30 cm = 0.3 metro = 3 x 10 ^-1 metro

Ang distansya mula B hanggang C (r _BA ) = 30 cm = 0.3 metro = 3 x 10 ^-1 metro s

^k = 9.10 ⁹ Nm2 ^.C -2

Hinahangad: Ang resulta ng puwersang elektrikal sa punto B

solusyon:

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga karga sa mga puntong B at 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 Newton

Ang kargadong elektrikal sa punto B ay negatibo at ang kargadong elektrikal sa punto C ay positibo, kaya ang direksyon ng puwersang elektrikal na F _BC ay pakanan, sa punto C.

Ang puwersa ng kuryente sa pagitan ng mga karga sa mga puntong B at 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 Newton

Ang kargadong elektrikal sa punto B ay negatibo at ang kargadong elektrikal sa punto A ay positibo, kaya ang direksyon ng puwersang elektrikal na F/ _BA ay pataas patungo sa punto A.

Ang resulta ng puwersang elektrikal:

1. Ano ang puwersang elektrikal? sagotAng puwersang elektrikal ay isang pangunahing puwersa na nangyayari sa pagitan ng mga bagay dahil sa kanilang mga kargang elektrikal. Maaari itong maging kaakit-akit (sa pagitan ng magkasalungat na kargang elektrikal) o pandidiri (sa pagitan ng magkatulad na kargang elektrikal).
2. Paano natutukoy ang magnitude ng puwersa ng kuryente sa pagitan ng dalawang puntong karga? sagotAng magnitude ng puwersang elektrikal sa pagitan ng dalawang puntong karga ay ibinibigay ng batas ni Coulomb. Ito ay direktang proporsyonal sa produkto ng magnitude ng mga karga at kabaligtaran na proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan ng mga ito. F=kx q₁x q₂​/ r², Kung saan $k$ ay ang konstante ni Coulomb.
3. Ano ang mangyayari sa puwersa ng kuryente kung ang distansya sa pagitan ng dalawang karga ay nadoble? sagotKung ang distansya sa pagitan ng dalawang karga ay dinoble, ang puwersang elektrikal ay magiging isang-kapat ng orihinal na halaga nito, dahil ang puwersa ay nag-iiba nang kabaligtaran sa parisukat ng distansya.
4. Paano maihahambing ang puwersang elektrikal sa puwersang grabitatibo? sagotAng mga puwersang elektrikal ay maaaring maging kaakit-akit at pandidiring, habang ang mga puwersang grabitasyonal ay kaakit-akit lamang. Bukod pa rito, para sa mga karaniwang bagay at distansya, ang mga puwersang elektrikal ay karaniwang mas malakas kaysa sa mga puwersang grabitasyonal, dahil ang mga puwersang grabitasyonal ay mas mahina sa maraming order ng magnitude kumpara sa puwersang elektrikal.
5. Ano ang prinsipyo ng superposisyon kaugnay ng mga puwersang elektrikal? sagotAng prinsipyo ng superposisyon ay nagsasaad na ang netong puwersang elektrikal sa isang karga dahil sa isang koleksyon ng iba pang mga karga ay ang vector sum ng mga puwersang ipinapatupad ng bawat karga na kinuha nang hiwalay.
6. Bakit hindi natin nararamdaman ang mga puwersang elektrikal sa mga pang-araw-araw na bagay kahit na ang mga ito ay gawa sa mga may kargang partikulo? sagotAng mga pang-araw-araw na bagay ay karaniwang neutral sa kuryente, ibig sabihin ay pareho ang bilang ng mga positibo at negatibong karga. Ang mga puwersa sa pagitan ng mga karga na ito ay nagbabalanse, kaya ang netong puwersa ng kuryente ay sero.
7. Paano nakakaapekto ang grounding sa puwersa ng kuryente sa isang bagay na may kargang kuryente? sagotAng pag-ground ng isang may kargang bagay ay nagpapahintulot sa karga na dumaloy sa pagitan ng bagay at ng Daigdig hanggang sa ito ay maging neutralisado, na epektibong nag-aalis ng netong puwersa ng kuryente sa bagay dahil sa paunang karga nito.
8. Maaari bang kumilos ang puwersang elektrikal sa isang vacuum? sagotOo, ang puwersang elektrikal ay maaaring kumilos sa isang vacuum. Hindi nito kailangan ng isang medium upang lumaganap. Ito ay makikita sa kung paano maaaring umiral ang mga electric field at makaimpluwensya sa mga charged particle sa kalawakan.
9. Ano ang papel na ginagampanan ng electric constant (o permittivity ng free space) sa pagtukoy ng lakas ng puwersang elektrikal? sagotAng electric constant, na kilala rin bilang permittivity ng free space, ay nakakaapekto sa lakas ng puwersang elektrikal sa pagitan ng mga karga. Ang mas mataas na permittivity ay mangangahulugan ng mas mahinang puwersang elektrikal, at ang kabaligtaran. Ang Coulomb's constant, $k$, ay nauugnay sa halagang ito bilang k= 1 /4πε₀​​.

10. Kung ang dalawang karga ay gumagalaw kaugnay ng isa't isa, nagbabago ba ang puwersa sa pagitan nila? Sagot : Kung ang dalawang karga ay gumagalaw kaugnay ng isa't isa, maaari silang lumikha ng mga magnetic field bilang karagdagan sa mga electric field. Nangangahulugan ito na ang interaksyon sa pagitan ng mga gumagalaw na karga ay hindi lamang dahil sa mga puwersang elektrikal kundi pati na rin sa mga puwersang magnetiko. Ang pinagsamang interaksyon ay inilalarawan ng puwersang elektromagnetiko. Kaya, habang ang puwersang elektrikal dahil sa mga karga ay hindi nagbabago dahil lamang sa gumagalaw ang mga ito, ang pangkalahatang puwersa ay maaaring magbago dahil sa mga magnetic effects.