Statik elektr 12-sinf fizikasida muhim mavzu hisoblanadi. U tinch yoki harakatdagi elektr zaryadlari bilan bog'liq hodisalarni o'rganadi. Asosiy tushunchalarni, Kulon qonunini va elektr maydonlarini tushunish statik elektr bilan bog'liq turli muammolarni hal qilish uchun juda muhimdir. Ushbu maqolada biz 12-sinf imtihonlarida tez-tez uchraydigan statik elektr muammolarining ba'zi misollarini va ularning yechimlarini muhokama qilamiz.
Statik elektrning asosiy tushunchalari
Statik elektr energiyasi jism yuzasidagi elektr zaryadlarining nomutanosibligidan kelib chiqadi. Bu zaryad bir jismdan ikkinchisiga ishqalanish, o'tkazuvchanlik va induksiya kabi jarayonlar orqali o'tkazilishi mumkin.
– Kulon qonuni: Bu qonun ikki nuqtali elektr zaryadlari orasidagi tortishish yoki itarish kuchini tushuntiradi. Kulon qonunining formulasi quyidagicha:
\[
F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}}
\]
Qayerda:
– \( F \) zaryadlar orasidagi kuchdir (Nyuton).
– \( k \) Kulon doimiysi (\( 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \)).
– \( q_1 \) va \( q_2 \) zaryadlarning kattaliklari (Kulonlar).
– \( r \) ikki zaryad orasidagi masofa (metr).
– Elektr maydoni: Elektr maydoni - bu elektr zaryadi atrofidagi bo'shliq bo'lib, unda boshqa zaryadlar elektr kuchini sezishi mumkin. Zaryaddan (Q) masofada joylashgan elektr maydoni (E) quyidagicha:
\[
E = k \frac{Q}{r^2}
\]
Namunaviy savollar va muhokama
1-misol savol: Kulon kuchi
Savol:
Ikkita elektr zaryadi 0,1 metr masofada joylashgan. Ikki zaryad orasidagi Kulon kuchini hisoblang.
Yechim:
Kulon qonuni formulasidan foydalaning:
\[
F = k \frac{{|q_1 q_2|}}{{r^2}}
\]
Ma'lum qiymatlarni almashtiring:
\[
F = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{{(2 \times 10^{-6} \, \text{C})(3 \times 10^{-6} \, \text{C})}}{{(0,1 \, \text{m})^2}}
\]
\[
F = 8.99 \times 10^9 \times \frac{6 \times 10^{-12}}{0,01}
\]
\[
F = 8.99 \times 10^9 \times 6 \times 10^{-10}
\]
\[
F = 53,94 \times 10^{-1} \, \text{N}
\]
\[
F = 5,394 \, \text{N}
\]
Demak, ikki zaryad orasidagi Kulon kuchi 5,394 N ga teng.
2-misol savol: Nuqtali zaryadning elektr maydoni
Savol:
10 ga teng bo'lgan zaryaddan 0,05 metr masofada elektr maydonini hisoblang.
Yechim:
Elektr maydoni formulasidan foydalaning:
\[
E = k \frac{Q}{r^2}
\]
Ma'lum qiymatlarni almashtiring:
\[
E = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{4 \times 10^{-6} \, \text{C}}{(0,05 \, \text{m})^2}
\]
\[
E = 8.99 \times 10^9 \times \frac{4 \times 10^{-6}}{0,0025}
\]
\[
E = 8.99 \times 10^9 \times 1,6 \times 10^{-3}
\]
\[
E = 14,384 \taym 10^6 \, \text{N/C}
\]
\[
E = 1,4384 \taym 10^7 \, \text{N/C}
\]
Demak, zaryaddan 0,05 metr masofadagi elektr maydoni \( 1,4384 \taxminan 10^7 \, \text{N/C} \) ga teng.
3-misol savol: Elektr potensiali
Savol:
Muayyan nuqtaga \(5 \times 10^{-6} \, \text{C} \) zaryad qo'yilgan. Zaryaddan 0,2 metr masofada elektr potensialini hisoblang.
Yechim:
Elektr potensiali formulasidan foydalaning:
\[
V = k \frac{Q}{r}
\]
Ma'lum qiymatlarni almashtiring:
\[
V = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{5 \times 10^{-6} \, \text{C}}{0,2 \, \text{m}}
\]
\[
V = 8.99 \times 10^9 \times 25 \times 10^{-6}
\]
\[
V = 224,75 \taym 10^3 \, \text{V}
\]
\[
V = 2,2475 \taym 10^5 \, \text{V}
\]
Demak, zaryaddan 0,2 metr masofada elektr potensiali \(2,2475 \marta 10^5 \, \text{V} \) ga teng.
4-misol savol: Elektr potensial energiyasi
Savol:
Ikkita zaryad 0,1 metr masofada joylashgan. Tizimning elektr potensial energiyasini hisoblang.
Yechim:
Elektr potensial energiyasi formulasidan foydalaning:
\[
U = k \frac{q_1 q_2}{r}
\]
Ma'lum qiymatlarni almashtiring:
\[
U = 8.99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \times \frac{(3 \times 10^{-6} \, \text{C})(-2 \times 10^{-6} \, \text{C})}{0,1 \, \text{m}}
\]
\[
U = 8.99 \times 10^9 \times \frac{-6 \times 10^{-12}}{0,1}
\]
\[
U = -5,394 \times 10^{-1} \, \text{J}
\]
\[
U = -0,5394 \, \text{J}
\]
Demak, tizimning elektr potensial energiyasi -0,5394 J ga teng.
Xulosa
Statik elektrni tushunish va Kulon qonuni, elektr maydonlari, elektr potensiali va elektr potensial energiyasi kabi fundamental tushunchalarni qo'llash 12-sinf fizikasida juda muhimdir. Yuqoridagi misol masalalarni o'rganish orqali o'quvchilar ushbu tushunchalarni yaxshiroq tushunishlari va ularni turli vaziyatlarda qo'llay olishlari kutilmoqda. Ushbu masalalar, shuningdek, o'quvchilarga kelajakda yanada murakkab imtihonlar va sinovlarga tayyorgarlik ko'rishga yordam beradi.
Turli xil statik elektr muammolarini mashq qilish sizning kontseptual tushunchangizni mustahkamlaydi va muammolarni hal qilish ko'nikmalaringizni yaxshilaydi. Muammolar ustida ishlashdan oldin har doim nazariy asoslarni tushunganingizga ishonch hosil qiling, chunki mustahkam tushuncha muammolarni yanada samarali va aniqroq hal qilishga yordam beradi.
