جامد بجلی - مسائل اور حل

جامد بجلی - مسائل اور حل

برقی قوت

1. برقی میدان میں پوائنٹ A۔ نقطہ A = 0.5 NC ^-1 پر برقی میدان کی شدت ۔ اگر پوائنٹ A پر 0.25-C چارج رکھا جائے، تو چارج پر لگائی جانے والی برقی قوت کیا ہے۔

جانا جاتا ہے:

نقطہ A = 0.5 NC ^{-1 پر الیکٹرک فیلڈ}

پوائنٹ A = 0.25 C پر الیکٹرک چارج

مطلوب: برقی قوت

حل:

F = q E

F = (0.25 C)(0.5 NC ^-1 )

ایف = 0.125 این

2. دو چارجز 5 C اور 4 C کو 3 میٹر کے فاصلے سے الگ کیا گیا ہے۔ اگر کولمب کانسٹینٹ 9 × 10 ⁹ Nm ² C ^–2 ہے تو دو چارجز کے ذریعے برقی قوت کا تجربہ کیا ہے؟

جانا جاتا ہے:

چارج 1 (q ₁ ) = 5 C

چارج 2 (q ₂ ) = 4 C

چارج 1 اور چارج 2 (r) کے درمیان فاصلہ = 3 میٹر

کولمب کا مستقل (k) = 9 × 10 ⁹ Nm ² C ^–2

مطلوبہ: برقی قوت کی شدت (F)

حل:

3. الیکٹرک چارج +q ₁ = 10 μC؛ +q ₂ = 20 μC ; اور q ₃ کو الگ کیا گیا ہے، جیسا کہ ذیل کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ برقی قوت چارج q _{2 = 0 پر لگائی گئی، پھر q 3} کا چارج کیا ہے ؟

جانا جاتا ہے:

چارج 1 (q ₁ ) = 10 μC = 10 x 10 ^-6 C

چارج 2 (q ₂ ) = 20 μC = 20 x 10 ^-6 C

مطلوب: q ₃ کا چارج کیا ہے؟

حل:

_{+q 2} پر دو قوتیں عمل کرتی ہیں ۔

پہلی قوت چارج +q ₁ اور چارج +q ₂ کے درمیان ہے جو کہ F ₁₂ ہے ، دائیں طرف۔

خالص برقی قوت q ₂ = 0 پر کام کرتی ہے پھر q _{3 کا} منفی ہونا ضروری ہے۔

دوسری قوت چارج +q ₂ اور -q ₃ کے درمیان کشش قوت ہے جو کہ F ₂₃ ہے ، بائیں طرف۔

یہ دونوں قوتیں q ₂ پر کام کرتی ہیں ، ان کی شدت ایک ہے لیکن سمت مخالف۔

نیٹ فورس +q ₂ = 0 پر کام کرتی ہے۔

4. تین چارجز q ₁ ، q، اور q ₂ ایک لائن میں ہیں۔ اگر q = 5.0 μC اور d = 30 cm، تو برقی قوت کی شدت اور سمت کیا ہے چارج q پر کام کرتی ہے۔

جانا جاتا ہے:

چارج 1 (q ₁ ) = 30 μC = 30 x 10 ^-6 C

چارج 2 (q ₂ ) = 60 μC = 60 x 10 ^-6 C

چارج 3 (q) = 5 μC = 5 x 10 ^-6 C

q ₁ اور q = d کے درمیان فاصلہ

q ₂ اور q = 2d کے درمیان فاصلہ

d = 30 سینٹی میٹر = 0.3 میٹر

d ² = (0.3) ² = 0.09

کولمب کا مستقل (k) = 9 x 10 ⁹ N m ² C ^-2

مطلوبہ: برقی قوت کی شدت اور سمت برقی چارج پر کام کرتی ہے۔

حل:

q پر کام کرنے والی دو قوتیں ہیں جو F ₁ دائیں طرف ہیں (q اور q ₁ مثبت ہیں لہذا F ₁ q اور q ₁ سے دور ہے ) اور F ₂ بائیں طرف (q اور q ₂ مثبت ہیں لہذا F _{2 q اور q 2} سے دور ہے )۔ پہلے F ₁ اور F ₂ کا حساب لگایا گیا ۔

خالص قوت 7.5 نیوٹن ہے۔ خالص قوت کی سمت = F کی سمت₁، چارج کرنے کے لیے دائیں جانب پوائنٹ q₂.

بجلی کا میدان

5. ایک پوائنٹ چارج q چارج (+) کے ذریعہ تیار کردہ الیکٹرک فیلڈ میں پوائنٹ P پر ہے تاکہ یہ چارج کی سمت میں 0.05 N کی قوت کا تجربہ کرے۔ اگر پوائنٹ P پر برقی میدان کی شدت 2 x 10 ^-2 NC ^-1 ہے ، تو پھر چارج کی وہ شدت اور قسم کیا ہے جو برقی میدان کا سبب بنتی ہے۔

جانا جاتا ہے:

برقی قوت (F) = 0.05 N

الیکٹرک فیلڈ (E) = 2 x 10 ^–2 NC ^–1 = 0.02 NC ^–1

مطلوب: برقی چارج کی شدت اور قسم

حل:

الیکٹرک چارج کا حساب ایک فارمولے سے کیا جاتا ہے جو برقی قوت (F)، الیکٹرک فیلڈ (E) اور برقی چارج (q) کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتا ہے:

F = q E

q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC ^–1 = 2.5 کولمبس

چارج q چارج کرنے کی سمت میں ایک برقی قوت کا تجربہ کرتا ہے (+) جو ایک برقی میدان پیدا کرتا ہے، لہذا چارج q منفی ہے۔

6. چارجز A اور B کو 4 میٹر کے فاصلے سے الگ کیا گیا ہے۔ پوائنٹ C دونوں چارجز کے درمیان ہے، پوائنٹ A سے 1 میٹر۔ اگر Q _A = –300 μC، Q _B = 600 μC۔ 1/4 π ε ₀ = 9 × 10 ⁹ N m ² C– 2، پھر دونوں چارجز سے پیدا ہونے والے پوائنٹ C پر برقی میدان کی شدت کتنی ہے۔

جانا جاتا ہے:

_{چارجز A اور B (r AB} ) کے درمیان فاصلہ = 4 میٹر

_{پوائنٹ C اور چارج A (r AC} ) کے درمیان فاصلہ = 1 میٹر

پوائنٹ C اور چارج B (r _BC ) کے درمیان فاصلہ = 3 میٹر

چارج A (q _A ) = –300 μC = -300 x 10 ^-6 C = -3 x 10 ^-4 کولمب

چارج B (q _B ) = 600 μC = 600 x 10 ^-6 C = 6 x 10 ^-4 کولمبس

مستقل (k) = 9 × 10 ⁹ N m ² C ^–2

مطلوب: پوائنٹ C پر الیکٹرک فیلڈ

حل:

پوائنٹ C پر چارج A کے ذریعہ تیار کردہ الیکٹرک فیلڈ:

چارج A منفی ہے تاکہ الیکٹرک فیلڈ کی سمت A کو چارج کرنے اور چارج B سے دور (بائیں طرف) کی طرف اشارہ کرے۔

پوائنٹ C پر چارج B کے ذریعے پیدا ہونے والا برقی میدان:

چارج B مثبت ہے تاکہ برقی میدان کی سمت چارج B سے دور ہو اور چارج A (بائیں طرف) کی طرف اشارہ کرے۔

نقطہ A پر برقی میدان کا نتیجہ:

E = E _A + E _B

E = (27 x 10 ⁵ ) + (6 x 10 ⁵ )

E = 33 x 10 ⁵ N/C

الیکٹرک فیلڈ کی سمت A کو چارج کرنے اور چارج B سے دور (بائیں طرف) کی طرف اشارہ کرتی ہے۔

7. ہوا میں 1 ملی گرام کی دھول تیرتی ہے۔ اگر دھول کا چارج 0.5 μC ہے اور کشش ثقل کی وجہ سے سرعت 10 m/s2 ہے، تو برقی میدان کی شدت کا تعین کریں جو دھول کو سہارا دیتا ہے۔

جانا جاتا ہے:

دھول کا ماس (m) = 1 ملی گرام = 1 x 10 ^-6 کلوگرام

دھول کا چارج (q) = 0.5 μC = 0.5 x 10 ^-6 C

کشش ثقل کی وجہ سے سرعت (g) = 10 m/s ²

مطلوب: الیکٹرک فیلڈ

حل:

w = mg

w = خاک کا وزن، m = دھول کا ماس، g = کشش ثقل کی وجہ سے سرعت

کشش ثقل کی قوت مٹی پر کام کرتی ہے:

w = mg = (1 x 10 ^-6 kg)(10 m/s ² ) = 10 x 10 ^-6 kg m/s ² = 10 x 10 ^-6 نیوٹن

برقی میدان کی مساوات:

E = F/q

E = برقی میدان، F = برقی قوت، q = برقی چارج

الیکٹرک فیلڈ کی مساوات میں F کو وزن کی مساوات میں w کے ساتھ بدلیں:

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. دو چارجز q ₁ = 32 μC اور q ₂ = -214 μC کو x کے فاصلے سے الگ کیا گیا ہے، جیسا کہ ذیل کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ پوائنٹ P پر کوئی برقی میدان نہیں ہے جو q ₂ سے 10 سینٹی میٹر پر واقع ہے ۔ ایکس تلاش کریں۔

جانا جاتا ہے:

چارج 1 (Q ₁ ) = 32 μC

چارج 2 (Q ₂ ) = -214 μC

پوائنٹ P کا فاصلہ q ₁ = x + 10 سینٹی میٹر سے

_{q 2} = 10 سینٹی میٹر سے پوائنٹ P کا فاصلہ

مطلوب: ایکس

حل:

E ₁ = الیکٹرک فیلڈ جو چارج Q ₁ سے تیار ہوتی ہے ۔ برقی میدان کی سمت Q ₁ سے دور ہے کیونکہ Q ₁ مثبت ہے۔ E ₂ = الیکٹرک فیلڈ Q ₂ کے ذریعہ تیار کیا گیا ہے ۔ برقی میدان کی سمت Q ₂ کی طرف اشارہ کرتی ہے کیونکہ Q ₂ منفی ہے۔

_{Q 2} سے 10 سینٹی میٹر پر واقع پوائنٹ p پر کوئی خالص قوت نہیں ہے۔

چوکور فارمولہ استعمال کریں:

9. چارج شدہ پوائنٹ q چارج (+) سے پیدا ہونے والے الیکٹرک فیلڈ میں پوائنٹ P پر ہوتا ہے ، اس طرح اس کی قوت 0.05 N ہوتی ہے۔ اگر چارج +5 × l0 ^–6 کولمب ہے، تو پوائنٹ C پر برقی میدان کی شدت کتنی ہے۔

جانا جاتا ہے:

برقی قوت (F) = 0.05 نیوٹن

الیکٹرک چارج (Q) = +5 × l0 ^–6 کولمب = 0.000005

مطلوب: پوائنٹ P پر الیکٹرک فیلڈ

حل:

E = F / Q

E = 0.05 نیوٹن / 0.000005 کولمبس

E = 5 نیوٹن / 0.0005 کولمبس

E = 10,000 نیوٹن/کولمب

E = 10 ⁴ N/C

E = 10 ⁴ NC ^-1

1. جامد بجلی کیا ہے؟ کا جواب: جامد بجلی سے مراد اشیاء کی سطح پر برقی چارج کا جمع ہونا ہے۔ اسے "سٹیٹک" کہا جاتا ہے کیونکہ چارجز موجودہ بجلی کی طرح حرکت کرنے یا بہنے کے بجائے ایک علاقے میں رہتے ہیں۔
2. جامد بجلی کیسے پیدا ہوتی ہے؟ کا جواب: جامد بجلی اکثر ٹرائبو الیکٹرک چارجنگ کے عمل کے ذریعے پیدا ہوتی ہے، جہاں کچھ مواد چارج ہو جاتے ہیں جب وہ کسی مختلف مواد کے ساتھ رگڑ کے رابطے میں آتے ہیں۔ بالوں پر غبارے کو رگڑنا یا ربڑ کے سولڈ جوتوں میں قالین پر چلنا جامد چارجز کی تعمیر کا باعث بن سکتا ہے۔
3. قالین پر چلنے کے بعد دروازے کی دستک کو چھوتے وقت آپ کو کبھی کبھار جھٹکا کیوں لگتا ہے؟ کا جواب: قالین پر چلنا، خاص طور پر خشک حالات میں، آپ کے جسم پر جامد چارجز جمع کرنے کا سبب بن سکتا ہے۔ جب آپ دروازے کی نوب یا کسی دوسرے کنڈکٹر کو چھوتے ہیں، تو چارجز تیزی سے خارج ہو سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں ایک جامد جھٹکا لگتا ہے۔
4. نمی جامد بجلی کو کیسے متاثر کرتی ہے؟ کا جواب: نمی جامد بجلی کی تعمیر کو کم کرتی ہے۔ ہوا میں پانی کے مالیکیول برقی چارجز کو ختم کرنے میں مدد کر سکتے ہیں۔ خشک دنوں میں، جامد جمع ہونے اور جھٹکے محسوس ہونے کا زیادہ امکان ہوتا ہے۔
5. کیوں کچھ مواد دوسروں کے مقابلے جامد چارج تیار کرنے کا زیادہ شکار ہیں؟ کا جواب: مواد الیکٹرانوں کو پکڑنے یا منتقل کرنے کی صلاحیت میں مختلف ہوتے ہیں۔ کچھ مواد، جیسے ربڑ یا کچھ پلاسٹک، دوسروں کے مقابلے میں زیادہ آسانی سے الیکٹران حاصل کرنے یا کھونے کا رجحان رکھتے ہیں، جس سے وہ جامد چارج کی تعمیر کا زیادہ شکار ہوتے ہیں۔
6. الیکٹروسکوپ کے پیچھے کیا اصول ہے؟ کا جواب: الیکٹرو سکوپ ایک ایسا آلہ ہے جو جامد چارج کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ عام طور پر دھات کی چھڑی پر مشتمل ہوتا ہے جو دھاتی ورق کے دو پتلے پتوں سے جڑا ہوتا ہے۔ جب کسی چارج شدہ چیز کو چھڑی کے قریب لایا جاتا ہے، تو پتے اس طرح کے چارجز کے پیچھے ہٹنے کی وجہ سے الگ ہوجاتے ہیں، جو جامد بجلی کی موجودگی کی نشاندہی کرتے ہیں۔
7. گراؤنڈنگ جامد چارجز کو کیسے ختم کرتی ہے؟ کا جواب: گراؤنڈنگ اضافی چارج کے لیے زمین کی طرف جانے کا راستہ فراہم کرتی ہے، جو چارجز کا ایک وسیع ذخیرہ ہے۔ جب جامد طور پر چارج شدہ آبجیکٹ کو گراؤنڈ کیا جاتا ہے تو، اضافی چارجز کو غیر جانبدار کیا جاتا ہے، جامد تعمیر کو کم یا ختم کرتا ہے۔
8. آپ کو اناج کے سائلو میں یا ہوائی جہاز میں ایندھن بھرنے کے دوران چنگاریاں کیوں نظر آ سکتی ہیں، اور یہ خطرناک کیوں ہے؟ کا جواب: سطحوں پر اناج کو حرکت دینے یا رگڑنے سے جامد بجلی پیدا ہوتی ہے، اور یہی ایندھن کے بہاؤ کے لیے بھی ہوتا ہے۔ اگر جامد چارج کا ایک مجموعہ ہے، تو یہ چنگاری کے طور پر خارج ہوسکتا ہے۔ آتش گیر گیسوں، دھول، یا مائعات والے ماحول میں (جیسے دانے کے سائلو میں یا ہوائی جہاز میں ایندھن بھرنے کے دوران)، یہ چنگاریاں آتش گیر مواد کو بھڑکا سکتی ہیں، جس سے دھماکے ہوتے ہیں۔
9. اینٹی سٹیٹک سپرے یا مصنوعات کیسے کام کرتی ہیں؟ کا جواب: اینٹی سٹیٹک اسپرے اور مصنوعات میں عام طور پر ایسے مادے ہوتے ہیں جو سطحوں کو قدرے موصل بناتے ہیں۔ ایسا کرنے سے، وہ جامد چارجز کی تعمیر کو روکتے ہیں یا کسی بھی چارجز کو ختم کرنے میں مدد کرتے ہیں جو بڑھتے ہیں۔

10. triboelectric سیریز کیا ہے؟ جواب : ٹریبو الیکٹرک سیریز ایک فہرست ہے جو مواد کو دوسرے مواد کے خلاف رگڑنے پر مثبت یا منفی چارج ہونے کے رجحان کی بنیاد پر درجہ بندی کرتی ہے۔ فہرست کے اوپری حصے میں موجود مواد مثبت طور پر چارج ہوتے ہیں، جب کہ نیچے والے مواد منفی طور پر چارج ہوتے ہیں۔