Estatikong kuryente – mga problema at solusyon
Puwersa ng kuryente
1. Punto A sa isang electric field . Ang magnitude ng electric field sa punto A = 0.5 NC -1 . Kung ang isang 0.25-C na karga ay inilalagay sa punto A, ano ang puwersang elektrikal na ipinapataw sa karga.
Kilala:
Larangan ng kuryente sa puntong A = 0.5 NC -1
Karga ng kuryente sa puntong A = 0.25 C
Hinahanap: Puwersang elektrikal
solusyon:
F = qE
F = (0.25 C)(0.5 NC -1 )
F = 0.125N
2. Dalawang karga na 5 C at 4 C ang pinaghihiwalay sa layong 3 metro. Kung ang Coulomb constant ay 9 × 10⁻¹ Nm⁻¹ C – 2 , ano ang magnitude ng puwersang elektrikal na nararanasan ng dalawang karga?
Kilala:
Karga 1 (q 1 ) = 5 C
Karga 2 (q 2 ) = 4 C
Distansya sa pagitan ng karga 1 at karga 2 (r) = 3 metro
Ang konstante ni Coulomb ( k) = 9 × 10⁻¹ ...
Hinahanap: Ang magnitude ng puwersang elektrikal (F)
solusyon:
3. Ang kargang kuryente +q1 = 10 μC; + q2 = 20 μC; at q3 ay magkahiwalay, gaya ng ipinapakita sa pigura sa ibaba. Ang puwersang elektrikal na ipinataw sa kargang q2 = 0, kung gayon ano ang kargang ng q3.
Kilala:
Karga 1 (q 1 ) = 10 μC = 10 x 10 -6 C
Karga 2 (q 2 ) = 20 μC = 20 x 10 -6 C
Wanted: Ano ang karga ng q3?
solusyon:
Mayroong dalawang puwersang kumikilos sa + q₂.
Ang unang puwersa ay ang puwersang tumataboy sa pagitan ng karga +q1 at karga +q2 na F12 , pakanan.
Ang netong puwersang elektrikal ay kumikilos sa q 2 = 0, kung gayon ang q 3 ay dapat na negatibo.
Ang pangalawang puwersa ay ang puwersang pang-akit sa pagitan ng karga na +q₂ at -q₂ na F₂3 , pakaliwa.
Ang parehong puwersang ito ay kumikilos sa q2 , ay may parehong magnitude ngunit kabaligtaran ang direksyon.
Ang netong puwersa ay kumikilos sa +q 2 = 0.
4. Tatlong kargamento na q1 , q, at q2 ang nasa isang linya. Kung ang q = 5.0 μC at d = 30 cm, ano ang magnitude at direksyon ng puwersang elektrikal na kumikilos sa kargamento na q?
Kilala:
Karga 1 (q 1 ) = 30 μC = 30 x 10 -6 C
Karga 2 (q 2 ) = 60 μC = 60 x 10 -6 C
Karga 3 (q) = 5 μC = 5 x 10 -6 C
Distansya sa pagitan ng q 1 at q = d
Distansya sa pagitan ng q 2 at q = 2d
d = 30 cm = 0.3 metro
d2 = (0.3) 2 = 0.09
Ang konstante ni Coulomb (k) = 9 x 10⁻¹ N m⁻¹ C -2
Hinahanap: Ang magnitude at direksyon ng puwersang elektrikal ay kumikilos sa karga ng kuryente
solusyon:
Mayroong dalawang puwersang kumikilos sa q na F1 pakanan (ang q at q1 ay positibo kaya ang F1 ay malayo sa q at q1 ) at ang F2 ay pakaliwa (ang q at q2 ay positibo kaya ang F2 ay malayo sa q at q2 ) . Una, kinalkula ang F1 at F2.
Ang netong puwersa ay 7.5 Newtons. Ang direksyon ng netong puwersa = ang direksyon ng F1, punto pakanan para singilin ang q2.
Patlang ng kuryente
5. Ang isang puntong karga q ay nasa puntong P sa electric field na nalilikha ng karga (+) kaya't nakakaranas ito ng puwersang 0.05 N sa direksyon patungo sa karga. Kung ang magnitude ng electric field sa puntong P ay 2 x 10 -2 NC -1 , ano ang magnitude at uri ng karga na nagdudulot ng electric field.
Kilala:
Puwersang elektrikal (F) = 0.05 N
Larangan ng kuryente (E) = 2 x 10 –2 NC –1 = 0.02 NC –1
Hinahanap: Ang laki at uri ng karga ng kuryente
solusyon:
Ang karga ng kuryente ay kinakalkula gamit ang isang pormula na nagpapahayag ng ugnayan sa pagitan ng puwersa ng kuryente (F), ng larangan ng kuryente (E) at karga ng kuryente (q):
F = qE
q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC –1 = 2.5 Coulomb
Ang karga q ay nakararanas ng puwersang elektrikal sa direksyon ng karga (+) na lumilikha ng isang electric field, kaya ang karga q ay negatibo.
6. Ang mga kargang A at B ay pinaghihiwalay ng layong 4 na metro. Ang punto C ay nasa pagitan ng parehong kargang, 1 metro mula sa punto A. Kung ang Q = –300 μC, Q = 600 μC. 1/4 π ε = 9 × 10 9 N m² C– 2, ano ang magnitude ng electric field sa punto C na nalilikha ng parehong kargang ito.
Kilala:
Distansya sa pagitan ng mga kargang A at B (r AB ) = 4 na metro
Distansya sa pagitan ng punto C at karga A (r AC ) = 1 metro
Distansya sa pagitan ng punto C at karga B (r BC ) = 3 metro
Karga A (q A ) = –300 μC = -300 x 10 -6 C = -3 x 10 -4 Coulomb
Karga B (q B ) = 600 μC = 600 x 10 -6 C = 6 x 10 -4 Coulomb
Constant (k) = 9 × 10⁻¹ N m⁻¹ C –2
Hinahanap: Larangan ng kuryente sa puntong C
solusyon:
Larangan ng kuryente na nalilikha ng karga A sa puntong C:
Negatibo ang karga A kaya ang direksyon ng electric field ay nakaturo sa karga A at palayo sa karga B (pakaliwa).
Ang electric field na nalilikha ng charge B sa puntong C:
Positibo ang karga B kaya ang direksyon ng electric field ay palayo sa karga B at nakaturo sa karga A (pakaliwa).
Ang resulta ng electric field sa punto A:
E = EA + EB
E = (27 x 105 ) + (6 x 105 )
E = 33 x 10⁻¹ N /C
Ang direksyon ng electric field ay nakaturo sa kargamento A at palayo sa kargamento B (pakaliwa).
7. Isang 1-mg na alikabok ang lumulutang sa hangin. Kung ang karga ng alikabok ay 0.5 μC at ang acceleration dahil sa grabidad ay 10 m/s2, tukuyin ang magnitude ng electric field na sumusuporta sa alikabok.
Kilala:
Mass ng alikabok (m) = 1 mg = 1 x 10 -6 kg
Karga ng alikabok (q) = 0.5 μC = 0.5 x 10 -6 C
Akselerasyon dahil sa grabidad (g) = 10 m/ s²
Hinahanap: Larangan ng kuryente
solusyon:
w = mg
w = bigat ng alikabok, m = masa ng alikabok, g = akselerasyon dahil sa grabidad
Ang puwersa ng grabidad ay kumikilos sa alikabok:
w = mg = (1 x 10 -6 kg)(10 m/s² ) = 10 x 10 -6 kg m/s² = 10 x 10 -6 Newton
Ang ekwasyon ng electric field:
E = F/q
E = electric field, F = electric force, q = electric charge
Palitan ang F sa equation ng electric field ng w sa equation ng weight:
E = F/q = w/q
E = (10 x 10 -6 N) / (0.5 x 10 -6 C)
E = 10 N / 0,5 C
E = 20 N/C
8. Dalawang karga na q 1 = 32 μC at q 2 = -214 μC ang pinaghihiwalay ng distansyang x, gaya ng ipinapakita sa larawan sa ibaba. Walang electric field sa puntong P na matatagpuan sa layong 10 cm mula sa q 2. Hanapin ang x.
Kilala:
Karga 1 (Q 1 ) = 32 μC
Karga 2 (Q 2 ) = -214 μC
Distansya ng puntong P mula sa q 1 = x + 10 cm
Ang distansya ng puntong P mula sa q 2 = 10 cm
Hinahanap: x
solusyon:
E 1 = electric field na nalilikha ng karga Q 1. Ang direksyon ng electric field ay palayo sa Q 1 dahil positibo ang Q 1. E 2 = electric field na nalilikha ng Q 2. Ang direksyon ng electric field ay nakaturo sa Q 2 dahil negatibo ang Q 2.
Walang netong puwersa sa puntong p na matatagpuan sa layong 10 cm mula sa Q2
Gumamit ng parisukat na pormula:
9. Ang isang may kargang punto q ay nasa punto P sa electric field na nalilikha ng kargang (+), kaya mayroong puwersa na 0.05 N. Kung ang kargang ito ay +5 × 0 –6 Coulomb, ano ang magnitude ng electric field sa punto C?
Kilala:
Puwersang elektrikal (F) = 0.05 Newtons
Karga ng kuryente (Q) = +5 × l0 –6 Coulomb = 0.000005
Hinahanap: Larangan ng kuryente sa puntong P
solusyon:
E = F / Q
E = 0.05 Newton / 0.000005 Coulomb
E = 5 Newton / 0.0005 Coulomb
E = 10,000 Newton/Coulomb
E = 10 4 N/C
E = 10 4 NC -1
- Ano ang static na kuryente? sagotAng static electricity ay tumutukoy sa akumulasyon ng electric charge sa ibabaw ng mga bagay. Ito ay tinatawag na "static" dahil ang mga charge ay nananatili sa isang lugar sa halip na gumagalaw o dumadaloy tulad ng sa kasalukuyang kuryente.
- Paano nalilikha ang static na kuryente? sagotAng static na kuryente ay kadalasang nalilikha sa pamamagitan ng proseso ng triboelectric charging, kung saan ang ilang partikular na materyales ay nagkakarga kapag ang mga ito ay dumampi sa ibang materyal. Ang pagkuskos ng lobo sa buhok o paglalakad sa karpet nang nakasuot ng sapatos na goma ang talampakan ay maaaring humantong sa pag-iipon ng mga static na karga.
- Bakit minsan nagugulat ka kapag nahawakan mo ang doorknob pagkatapos mong maglakad sa karpet? sagotAng paglalakad sa karpet, lalo na sa mga tuyong kondisyon, ay maaaring magdulot ng akumulasyon ng mga static charge sa iyong katawan. Kapag hinawakan mo ang isang doorknob o ibang konduktor, ang mga charge ay maaaring mabilis na mag-discharge, na magreresulta sa static shock.
- Paano nakakaapekto ang halumigmig sa static na kuryente? sagotAng halumigmig ay may posibilidad na mabawasan ang naiipong static electricity. Ang mga molekula ng tubig sa hangin ay makakatulong sa pagpapakalat ng mga kargang kuryente. Sa mga araw na mas tuyo, mas mataas ang posibilidad na makaranas ng naiipong static at mga pagyanig.
- Bakit mas madaling kapitan ng pagbuo ng static charge ang ilang materyales kaysa sa iba? sagotAng mga materyales ay magkakaiba sa kanilang kakayahang humawak o maglipat ng mga electron. Ang ilang mga materyales, tulad ng goma o ilang plastik, ay may posibilidad na makakuha o mawalan ng mga electron nang mas madali kaysa sa iba, na ginagawa silang mas madaling kapitan ng akumulasyon ng static charge.
- Ano ang prinsipyo sa likod ng isang electroscope? sagotAng electroscope ay isang aparatong ginagamit upang matukoy ang pagkakaroon ng static charge. Karaniwan itong binubuo ng isang metal rod na nakakabit sa dalawang manipis na dahon ng metal foil. Kapag ang isang may kargang bagay ay inilapit sa rod, ang mga dahon ay nagkakalayo dahil sa pagtataboy ng magkakatulad na karga, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng static electricity.
- Paano inaalis ng grounding ang mga static charge? sagotAng grounding ay nagbibigay ng daan para sa sobrang karga patungo sa Daigdig, na isang malawak na imbakan ng mga karga. Kapag ang isang bagay na may estatikong karga ay naka-ground, ang mga karagdagang karga ay naneneutralize, na binabawasan o inaalis ang naipon na estatikong karga.
- Bakit ka maaaring makakita ng mga kislap sa isang grain silo o habang nagpapagasolina ng eroplano, at bakit ito mapanganib? sagotAng paggalaw o pagkuskos ng butil sa mga ibabaw ay maaaring makabuo ng static electricity, at gayundin sa daloy ng gasolina. Kung mayroong naipon na static charge, maaari itong maglabas bilang isang spark. Sa mga kapaligirang may mga nasusunog na gas, alikabok, o likido (tulad ng sa isang grain silo o habang nagre-refuel sa eroplano), ang mga spark na ito ay maaaring mag-apoy sa nasusunog na materyal, na humahantong sa mga pagsabog.
- Paano gumagana ang mga antistatic spray o produkto? sagotAng mga antistatic spray at produkto ay karaniwang naglalaman ng mga sangkap na ginagawang bahagyang konduktibo ang mga ibabaw. Sa paggawa nito, pinipigilan nila ang pag-iipon ng mga static charge o nakakatulong na mapawi ang anumang naipon na charge.
-
Ano ang seryeng triboelectric? Sagot : Ang seryeng triboelectric ay isang listahan na nagraranggo ng mga materyales batay sa kanilang tendensiyang maging positibo o negatibong karga kapag ikinuskos sa ibang materyal. Ang mga materyales sa itaas ng listahan ay may posibilidad na maging positibo ang karga, habang ang mga nasa ibaba ay may posibilidad na maging negatibong karga.
