برقی قوت - مسائل اور حل

برقی قوت - مسائل اور حل

1 . تین چارجز جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے ۔ چارج B. k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻² , 1 μC = 10 ⁻⁶ C سے برقی قوت کا تجربہ کیا ہے۔

جانا جاتا ہے:

q_A = 10 µC = 10 x 10^-6 C = 10۔^-5 کولمب

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

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

r_AB = 0.1 میٹر = 10^-1 m

r_BC = 0.1 میٹر = 10^-1 m

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

مطلوب: چارج B کے ذریعے تجربہ شدہ برقی قوت

حل:

چارج B پر دو برقی قوتیں کام کرتی ہیں، یعنی چارج A اور چارج B کے درمیان برقی قوت (F_AB) اور چارجز B اور C کے درمیان برقی قوت بھی (F_BC). چارج B کے ذریعے تجربہ ہونے والی برقی قوت قوت کا نتیجہ ہے۔ F_AB اور طاقت F_BC.

چارجز A اور B کے درمیان برقی قوت:

چارج A مثبت ہے اور چارج B مثبت ہے لہذا اس کی سمت ہے۔ F_AB چارج کرنے کے لیے پوائنٹس C.

چارجز B اور C کے درمیان برقی قوت:

چارج B مثبت ہے اور چارج C مثبت ہے تاکہ F_BC چارج کرنے کے لیے پوائنٹس A.

چارج B کے ذریعے تجربہ شدہ برقی قوت:

F_B = ایف_BC -. ایف_AB = 180 – 90 = 90 N۔

چارج B کے ذریعے برقی قوت کا تجربہ کیا گیا ہے۔ (F_B) is 90 نیوٹن۔ کی سمت F_B کی سمت کے طور پر ایک ہی ہے F_BC ، چارج کرنے کے لیے پوائنٹس A.

2. چارج B پر برقی قوت کی شدت اور سمت کیا ہے؟k = 9 x 10⁹ Nm²C^2-، 1 μC = 10^6- C)

جانا جاتا ہے:

چارج A (q_A) = + Q

چارج B (q_B) = -2Q

چارج C (q_C) = -Q

چارجز A اور B کے درمیان فاصلہ (r_AB) = ر

چارجز B اور C کے درمیان فاصلہ (r_BC) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

مطلوب: چارج B پر برقی قوت کی شدت اور سمت۔

حل:

چارجز A اور B کے درمیان برقی قوت:

چارج A مثبت ہے اور چارج B مثبت ہے لہذا اس کی سمت ہے۔ F_AB چارج کرنے کے لیے پوائنٹس A.

چارج B اور چارج C کے درمیان برقی قوت:

چارج بی is منفی اور چارج C منفی ہے لہذا اس کی سمت ہے۔ F_BC چارج کرنے کے لیے پوائنٹس A.

نیٹ فورس چارج B پر کام کرتی ہے:

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

برقی قوت کی سمت A (بائیں طرف) کو چارج کرنے کی طرف اشارہ کرتی ہے۔

3. دو الیکٹرک چارجز، نیچے دی گئی تصویر میں دکھائے گئے ہیں۔ پوائنٹ A پر چارج 8 µC ہے اور دونوں چارجز پر برقی قوت 45 N ہے۔ اگر چارج A دائیں طرف 1 سینٹی میٹر حرکت کرتا ہے تو دونوں چارجز پر پرکشش قوت کیا کام کرتی ہے۔ k = 9.10⁹ Nm².C^-2.

جانا جاتا ہے:

پوائنٹ A پر الیکٹرک چارج (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 کولمب

برقی قوت دونوں چارجز (F) = 45 نیوٹن پر کام کرتی ہے۔

دونوں چارجز کے درمیان فاصلہ (r_AB) = 4 سینٹی میٹر = 0.04 میٹر = 4 x 10^-2 میٹر

مستقل (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

مطلوب: دونوں چارجز کے درمیان برقی قوت اگر چارج A 1 سینٹی میٹر دائیں طرف جاتا ہے۔

حل:

پوائنٹ B پر الیکٹرک چارج :

برقی قوت کی مساوات:

F = k (q _A ) (q _B ) / r ²

F r ² = k (q _A ) (q _B )

q_B = F r² /k (q_A)

پوائنٹ B پر الیکٹرک چارج :

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 = (720 x 10۔^-4) / (72 x 10³)

q_B = 10 x 10۔^-7 کولمب

الیکٹرک چارجز A اور B کے درمیان برقی قوت:

اگر A پر چارج 1 سینٹی میٹر دائیں طرف بڑھتا ہے تو دونوں چارجز کے درمیان فاصلہ 3 سینٹی میٹر = 0.03 میٹر = 3 x 10 ہے^-2 میٹر.

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 نیوٹن

4. پوائنٹس P اور Q پر دو برقی چارجز 10 سینٹی میٹر کے فاصلے سے الگ ہوتے ہیں، 8 نیوٹن کی پرکشش قوت کا تجربہ کریں۔ اگر چارج Q P کو چارج کرنے کے لئے 5 سینٹی میٹر حرکت کرتا ہے، تو برقی قوت کیا ہے؟ (1 µC = 10^-6 C اور k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2).

جانا جاتا ہے:

چارجز P اور Q (r) کے درمیان فاصلہ_PQ) = 10 سینٹی میٹر = 0.1 میٹر = 1 x 10^-1 m

چارجز P اور Q (F) = 8 N کے درمیان برقی قوت

الیکٹرک چارج Q (q_Q) = 40 µC = 40 x 10^-6 C

مستقل (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

مطلوب: چارجز P اور Q کے درمیان برقی قوت اگر چارج Q کو P چارج کرنے کے لیے 5 سینٹی میٹر منتقل کیا جاتا ہے۔

حل:

سب سے پہلے، الیکٹرک چارج P کا حساب لگائیں، اور پھر دونوں چارجز کے درمیان برقی قوت کا حساب لگائیں، اگر الیکٹرک چارج Q کو P چارج کرنے کے لیے 5 سینٹی میٹر منتقل کیا جاتا ہے۔

الیکٹرک چارج P :

q_P = F r² /k (q_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 = (8 x 10۔^-2) / (36 x 10⁴)

q_P = (1 x 10۔^-2) / (4.5 x 10⁴)

q_P = (1/4.5) x 10^-6 کولمب

برقی چارجز P اور Q کے درمیان برقی قوت:

اگر پوائنٹ Q پر چارج کو 5 سینٹی میٹر بائیں طرف منتقل کیا جائے تو دونوں چارجز کے درمیان فاصلہ 5 سینٹی میٹر = 0.05 میٹر = 5 x 10 ہے^-2 میٹر

F = k (q _P ) (q _Q ) / r ²

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 نیوٹن

5. چارج q کی طرف سے تجربہ کردہ برقی قوت_B ہے 8 N (1 µC = 10^-6 C اور k = 9.10⁹ این ایم².C^-2)۔ اگر چارج q_B A سے 4 سینٹی میٹر منتقل ہوا، پھر q کے ذریعے تجربہ کیا جانے والی برقی قوت کیا ہے؟_B.

جانا جاتا ہے:

چارجز A اور B کے درمیان فاصلہ (r_AB) = 2 سینٹی میٹر = 0.02 میٹر = 2 x 10^-2 m

چارجز A اور B (F) کے درمیان برقی قوت = 8 N

الیکٹرک چارج A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 C

مستقل (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

مطلوب: چارجز A اور B کے درمیان برقی قوت اگر دونوں چارجز کے درمیان فاصلہ 4 سینٹی میٹر ہے۔

حل:

سب سے پہلے، برقی چارج B کا حساب لگائیں، اور پھر دونوں چارجز کے درمیان برقی قوت کا حساب لگائیں، اگر دونوں چارجز کا فاصلہ 4 سینٹی میٹر = 0.04 میٹر = 4 x 10 ہے^-2 میٹر.

الیکٹرک چارج پر B :

q_B = F r² /k (q_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 = (32 x 10۔^-4) / (18 x 10³)

q_B = (32/18) x 10^-7

qB = (16/9) x 10^-7 کولمب

چارجز A اور B کے درمیان برقی قوت:

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 نیوٹن

6. تین چارجز A، B اور C جیسا کہ ذیل کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ AB = BC = 20 سینٹی میٹر اور چارجز ایک جیسے ہیں (q = 2µC)۔ k = 9.10⁹ این ایم².C^-2، 1 µ = 10^-6. نقطہ B پر برقی قوت کے عمل کی شدت کتنی ہے؟

جانا جاتا ہے:

پوائنٹ A پر چارج کریں (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 کولمب

پوائنٹ B پر چارج کریں (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 کولمب

پوائنٹ C پر چارج کریں (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 کولمب

B سے C تک فاصلہ (r_BC) = 20 سینٹی میٹر = 0.2 میٹر = 2 x 10^-1 میٹر

B سے A (r_BA) = 20 سینٹی میٹر = 0.2 میٹر = 2 x 10^-1 میٹر

k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

مطلوب: برقی قوت کی شدت پوائنٹ B پر کام کرتی ہے۔

حل:

پوائنٹس B اور C پر چارجز کے درمیان برقی قوت:

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 نیوٹن

پوائنٹس B اور C پر برقی چارجز مثبت ہیں تاکہ برقی قوت F کی سمت_BC نقطہ C سے بائیں جانب دور

پوائنٹس B اور A پر چارجز کے درمیان برقی قوت:

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 نیوٹن

پوائنٹس B اور A پر برقی چارجز مثبت ہیں تاکہ برقی قوت F کی سمت_BA نیچے کی طرف، پوائنٹ A سے دور۔

برقی قوتوں کا نتیجہ:

7. تین چارجز Q₁، سوال₂، اور Q₃ جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ AB کی لمبائی = BC کی لمبائی = 30 سینٹی میٹر۔ معروف: k = 9.10۔⁹ این ایم².C^-2 اور 1 µ = 10^-6 پھر چارج پر برقی قوت کا نتیجہ Q₁.

جانا جاتا ہے:

پوائنٹ A پر چارج کریں (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 کولمب 

پوائنٹ B پر چارج کریں (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 کولمب

پوائنٹ C پر چارج کریں (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 کولمب

B سے C تک فاصلہ (r_BC) = 30 سینٹی میٹر = 0.3 میٹر = 3 x 10^-1 میٹر

B سے C تک فاصلہ (r_BA) = 30 سینٹی میٹر = 0.3 میٹر = 3 x 10^-1 میٹر s

k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2

مطلوب: نقطہ B پر برقی قوت کا نتیجہ

حل:

پوائنٹس B اور C پر چارجز کے درمیان برقی قوت:

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 نیوٹن

پوائنٹ B پر برقی چارج منفی ہے اور پوائنٹ C پر برقی چارج مثبت ہے، لہذا یہ برقی قوت F کی سمت ہے_BC دائیں طرف، سی کی طرف اشارہ کرنے کے لیے۔

پوائنٹس B اور A پر چارجز کے درمیان برقی قوت:

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 نیوٹن

پوائنٹ B پر برقی چارج منفی ہے اور پوائنٹ A پر برقی چارج مثبت ہے، لہذا یہ برقی قوت F کی سمت ہے_BA اوپر کی طرف پوائنٹ A

برقی قوت کا نتیجہ:

1. برقی قوت کیا ہے؟ کا جواب: برقی قوت ایک بنیادی قوت ہے جو اشیاء کے درمیان ان کے برقی چارجز کی وجہ سے ہوتی ہے۔ یہ پرکشش ہو سکتا ہے (مخالف چارجز کے درمیان) یا مکروہ (جیسے چارجز کے درمیان)۔
2. دو پوائنٹ چارجز کے درمیان برقی قوت کی شدت کا تعین کیسے کیا جاتا ہے؟ کا جواب: دو پوائنٹ چارجز کے درمیان برقی قوت کی شدت کولمب کے قانون کے ذریعہ دی گئی ہے۔ یہ چارجز کی شدت کی پیداوار کے براہ راست متناسب ہے اور ان کے درمیان فاصلے کے مربع کے الٹا متناسب ہے۔ F=kx q₁​x q₂​/ r²، کہاں $k$ کولمب کا مستقل ہے۔
3. اگر دو چارجز کے درمیان فاصلہ دوگنا ہو جائے تو برقی قوت کا کیا ہوتا ہے؟ کا جواب: اگر دو چارجز کے درمیان فاصلہ دوگنا ہو جائے تو برقی قوت اس کی اصل قدر کا چوتھائی بن جاتی ہے، کیونکہ قوت فاصلے کے مربع کے ساتھ الٹا بدلتی ہے۔
4. برقی قوت کشش ثقل کے ساتھ کیسے موازنہ کرتی ہے؟ کا جواب: برقی قوتیں پرکشش اور مکروہ دونوں ہو سکتی ہیں، جبکہ کشش ثقل کی قوتیں صرف پرکشش ہوتی ہیں۔ مزید برآں، عام اشیاء اور فاصلوں کے لیے، برقی قوتیں عام طور پر کشش ثقل کی قوتوں سے بہت زیادہ مضبوط ہوتی ہیں، اس لیے کہ کشش ثقل قوتیں برقی قوت کے مقابلے میں شدت کے بہت سے حکموں سے کمزور ہوتی ہیں۔
5. برقی قوتوں کے سلسلے میں سپرپوزیشن کا اصول کیا ہے؟ کا جواب: سپرپوزیشن کا اصول یہ بتاتا ہے کہ دوسرے چارجز کے مجموعے کی وجہ سے کسی چارج پر خالص برقی قوت ان قوتوں کا ویکٹر مجموعہ ہے جو ہر چارج کے ذریعے الگ سے لیے گئے ہیں۔
6. ہم روزمرہ کی چیزوں میں برقی قوتوں کو کیوں محسوس نہیں کرتے حالانکہ وہ چارج شدہ ذرات سے بنی ہیں؟ کا جواب: روزمرہ کی اشیاء عام طور پر برقی طور پر غیر جانبدار ہوتی ہیں، یعنی ان پر مثبت اور منفی چارجز کی تعداد برابر ہوتی ہے۔ ان چارجز کے درمیان قوتیں متوازن ہوجاتی ہیں، اس لیے خالص برقی قوت صفر ہے۔
7. گراؤنڈنگ چارج شدہ چیز پر برقی قوت کو کیسے متاثر کرتی ہے؟ کا جواب: چارج شدہ شے کو گراؤنڈ کرنے سے چارج کو آبجیکٹ اور زمین کے درمیان بہنے کی اجازت ملتی ہے جب تک کہ آبجیکٹ کو بے اثر نہ کر دیا جائے، اس کے ابتدائی چارج کی وجہ سے شے پر موجود خالص برقی قوت کو مؤثر طریقے سے ختم کر دیتی ہے۔
8. کیا برقی قوت خلا میں کام کر سکتی ہے؟ کا جواب: جی ہاں، برقی قوت خلا میں کام کر سکتی ہے۔ اسے پھیلانے کے لیے کسی میڈیم کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ جس طرح سے برقی میدان موجود ہیں اور خلا میں چارج شدہ ذرات کو متاثر کرتے ہیں۔
9. برقی قوّت کا تعین کرنے میں برقی مستقل (یا خالی جگہ کی اجازت) کیا کردار ادا کرتی ہے؟ کا جواب: برقی مستقل، جسے خالی جگہ کی اجازت بھی کہا جاتا ہے، چارجز کے درمیان برقی قوت کی طاقت کو متاثر کرتا ہے۔ زیادہ اجازت کا مطلب کمزور برقی قوتیں ہوں گی، اور اس کے برعکس۔ کولمب کا مستقل، $k$، اس قدر سے متعلق ہے۔ k=1/4πε₀​​.

10. اگر دو چارجز ایک دوسرے کی نسبت حرکت کر رہے ہیں، تو کیا ان کے درمیان قوت بدل جاتی ہے؟ کا جواب: اگر دو چارجز ایک دوسرے کی نسبت حرکت کر رہے ہیں، تو وہ برقی میدانوں کے علاوہ مقناطیسی میدان بھی پیدا کر سکتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ حرکت پذیر چارجز کے درمیان تعامل نہ صرف برقی قوتوں بلکہ مقناطیسی قوتوں کی وجہ سے بھی ہوگا۔ مشترکہ تعامل برقی مقناطیسی قوت کے ذریعہ بیان کیا جاتا ہے۔ لہذا، جب کہ چارجز کی وجہ سے برقی قوت صرف اس وجہ سے تبدیل نہیں ہوتی کہ وہ حرکت کر رہے ہیں، مجموعی قوت مقناطیسی اثرات کی وجہ سے تبدیل ہو سکتی ہے۔