Statik elektr energiyasi - muammolar va yechimlar
Elektr kuchi
1. Elektr maydonidagi A nuqta . A nuqtadagi elektr maydonining kattaligi = 0.5 NC -1 . Agar A nuqtaga 0.25 C zaryad joylashtirilgan bo'lsa, u holda zaryadga ta'sir qiluvchi elektr kuchi qanday?
Ma'lum:
A nuqtadagi elektr maydoni = 0.5 NC -1
A nuqtadagi elektr zaryadi = 0.25 C
Qidiruv: Elektr kuchi
yechim:
F = q E
F = (0.25 C)(0.5 NC -1 )
F = 0.125 N
2. Ikkita 5C va 4C zaryadlar bir - biridan 3 metr masofada joylashgan. Agar Kulon doimiysi 9 × 109 Nm 2C –2 ga teng bo'lsa , ikkita zaryad tomonidan ta'sirlanadigan elektr kuchining kattaligi qanday?
Ma'lum:
1-zaryad (q1 ) = 5 C
2-zaryad (q2 ) = 4 C
1-zaryad va 2-zaryad orasidagi masofa (r) = 3 metr
Kulon doimiysi (k) = 9 × 10 9 Nm 2 C –2
Kerakli: Elektr kuchining kattaligi (F)
yechim:
3. Quyidagi rasmda ko'rsatilgandek, elektr zaryadi +q 1 = 10 μC; +q 2 = 20 μC; va q 3 ajratilgan. q 2 = 0 zaryadga ta'sir qiluvchi elektr kuchi, unda q 3 ning zaryadi qanday bo'ladi.
Ma'lum:
Zaryad 1 (q1 ) = 10 μC = 10 x 10 -6 C
Zaryad 2 (q2 ) = 20 μC = 20 x 10 -6 C
Qidiruv: q 3 ning zaryadi qancha?
yechim:
+ q2 ga ikkita kuch ta'sir qiladi.
Birinchi kuch - bu +q1 zaryad va +q2 zaryad orasidagi F12 o'ngga yo'naltirilgan itarish kuchi.
Sof elektr kuchi q2 = 0 ga ta'sir qiladi, u holda q3 manfiy bo'lishi kerak.
Ikkinchi kuch - bu +q2 va -q3 zaryadlari orasidagi chapga yo'naltirilgan F23 tortishish kuchi.
Bu ikkala kuch ham q2 ga ta'sir qiladi , bir xil kattalikka ega, ammo teskari yo'nalishda.
Sof kuch +q 2 = 0 ga ta'sir qiladi.
4. Uchta q 1 , q va q 2 zaryadlari bir chiziqda joylashgan. Agar q = 5.0 μC va d = 30 sm bo'lsa, u holda q zaryadga ta'sir qiluvchi elektr kuchining kattaligi va yo'nalishi qanday?
Ma'lum:
Zaryad 1 (q1 ) = 30 μC = 30 x 10 -6 C
Zaryad 2 (q2 ) = 60 μC = 60 x 10 -6 C
Zaryad 3 (q) = 5 μC = 5 x 10 -6 C
q 1 va q = d orasidagi masofa
q 2 va q = 2d orasidagi masofa
d = 30 sm = 0.3 metr
d 2 = (0.3) 2 = 0.09
Kulon doimiysi (k) = 9 x 10 9 N m 2 C -2
Kerakli savol: Elektr zaryadiga ta'sir qiluvchi elektr kuchining kattaligi va yo'nalishi
yechim:
q ga F1 o'ngga (q va q1 musbat , shuning uchun F1 q va q1 dan uzoqda ) va F2 chapga (q va q2 musbat, shuning uchun F2 q va q2 dan uzoqda ) ta'sir qiluvchi ikkita kuch mavjud. Avval F1 va F2 hisoblangan.
Umumiy kuch 7.5 Nyutonga teng. Umumiy kuchning yo'nalishi = F yo'nalishi1, q zaryadlash uchun o'ngga yo'naltirilgan nuqta2.
Elektr maydoni
5. q nuqtali zaryad zaryad (+) tomonidan hosil qilingan elektr maydonining P nuqtasida joylashgan bo'lib , u zaryadga qarab 0.05 N kuchga ta'sir qiladi. Agar P nuqtadagi elektr maydonining kattaligi 2 x 10-2 NC - 1 bo'lsa , unda elektr maydonini keltirib chiqaradigan zaryadning kattaligi va turi qanday ?
Ma'lum:
Elektr kuchi (F) = 0.05 N
Elektr maydoni (E) = 2 x 10 –2 NC –1 = 0.02 NC –1
Kerakli: Elektr zaryadining kattaligi va turi
yechim:
Elektr zaryadi elektr kuchi (F), elektr maydoni (E) va elektr zaryadi (q) o'rtasidagi bog'liqlikni ifodalovchi formula yordamida hisoblanadi:
F = q E
q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC –1 = 2.5 Kulon
q zaryadi zaryadga (+) yo'nalishda elektr kuchini his qiladi, bu esa elektr maydonini hosil qiladi, shuning uchun q zaryadi manfiy.
6. A va B zaryadlar bir-biridan 4 metr masofada joylashgan. S nuqtasi ikkala zaryad orasida, A nuqtadan 1 metr uzoqlikda joylashgan. Agar Q A = –300 μC, Q B = 600 μC bo'lsa. 1/4 π ε 0 = 9 × 10 9 N m 2 C– 2 bo'lsa, unda ikkala zaryad tomonidan C nuqtada hosil qilingan elektr maydonining kattaligi qanday?
Ma'lum:
A va B zaryadlari orasidagi masofa (r AB ) = 4 metr
C nuqtasi va A zaryadi orasidagi masofa (r AC ) = 1 metr
C nuqtasi va B zaryadi orasidagi masofa (r BC ) = 3 metr
Zaryad A (q A ) = –300 μC = -300 x 10 -6 C = -3 x 10 -4 Kulon
B zaryadi (q B ) = 600 μC = 600 x 10 -6 C = 6 x 10 -4 Kulon
Doimiy (k) = 9 × 10 9 N m 2 C –2
Kerakli: C nuqtadagi elektr maydoni
yechim:
C nuqtasida A zaryadi tomonidan hosil qilingan elektr maydoni:
A zaryadi manfiy, shuning uchun elektr maydonining yo'nalishi A zaryadiga va B zaryadidan uzoqroqqa (chapga) yo'naltirilgan.
B zaryadining C nuqtada hosil qilgan elektr maydoni:
B zaryadi musbat, shuning uchun elektr maydonining yo'nalishi B zaryadidan uzoqda va A zaryadiga (chapga) ishora qiladi.
A nuqtadagi elektr maydonining natijasi:
E = E A + E B
E = (27 x 10 5 ) + (6 x 10 5 )
E = 33 x 10 5 N/C
Elektr maydonining yo'nalishi A zaryadiga va B zaryadidan uzoqroqqa (chapga) ishora qiladi.
7. Havoda 1 mg chang suzib yuradi. Agar changning zaryadi 0.5 mkC va tortishish kuchi tufayli tezlanish 10 m/s2 bo'lsa, changni ushlab turuvchi elektr maydonining kattaligini aniqlang.
Ma'lum:
Chang massasi (m) = 1 mg = 1 x 10 -6 kg
Chang zaryadi (q) = 0.5 μC = 0.5 x 10 -6 C
Tortishish kuchi tufayli tezlanish (g) = 10 m/ s2
Kerakli: Elektr maydoni
yechim:
w = mg
w = changning og'irligi, m = chang massasi, g = tortishish kuchi tufayli tezlanish
Gravitatsiya kuchi changga ta'sir qiladi:
w = mg = (1 x 10 -6 kg)(10 m/s² ) = 10 x 10 -6 kg m/s² = 10 x 10 -6 Nyuton
Elektr maydonining tenglamasi:
E = F/q
E = elektr maydoni, F = elektr kuchi, q = elektr zaryadi
Elektr maydoni tenglamasidagi F ni og'irlik tenglamasidagi w ga almashtiring:
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. Quyidagi rasmda ko'rsatilgandek, q 1 = 32 μC va q 2 = -214 μC ikkita zaryad bir-biridan x masofada joylashgan. q 2 dan 10 sm masofada joylashgan P nuqtada elektr maydoni yo'q . x ni toping.
Ma'lum:
1-zaryad (Q1 ) = 32 μC
Zaryad 2 (Q2 ) = -214 μC
P nuqtaning q 1 = x + 10 sm dan masofasi
P nuqtaning q 2 dan masofasi = 10 sm
Qidiruv: x
yechim:
E1 = Q1 zaryadi tomonidan hosil qilingan elektr maydoni . Elektr maydonining yo'nalishi Q1 dan uzoqda, chunki Q1 musbat . E2 = Q2 tomonidan hosil qilingan elektr maydoni . Elektr maydonining yo'nalishi Q2 ga ishora qiladi , chunki Q2 manfiy.
Q2 dan 10 sm masofada joylashgan p nuqtada sof kuch yo'q
Kvadrat formuladan foydalaning:
9. Zaryadlangan q nuqta zaryad (+) tomonidan hosil qilingan elektr maydonining P nuqtasida joylashgan bo'lib , 0.05 N kuchga ega. Agar zaryad +5 × l0 –6 Kulon bo'lsa, u holda C nuqtadagi elektr maydonining kattaligi qanday?
Ma'lum:
Elektr kuchi (F) = 0.05 Nyuton
Elektr zaryadi (Q) = +5 × l0 –6 Kulon = 0.000005
Kerakli: P nuqtadagi elektr maydoni
yechim:
E = F / Q
E = 0.05 Nyuton / 0.000005 Kulon
E = 5 Nyuton / 0.0005 Kulon
E = 10,000 Nyuton/Kulon
E = 10 4 N/C
E = 10 4 NC -1
- Statik elektr nima? javobStatik elektr energiyasi jismlar yuzasida elektr zaryadining to'planishini anglatadi. Bu "statik" deb ataladi, chunki zaryadlar tok elektr energiyasidagi kabi harakatlanmasdan yoki oqmasdan, bir sohada qoladi.
- Statik elektr qanday hosil bo'ladi? javobStatik elektr ko'pincha triboelektrik zaryadlash jarayoni orqali hosil bo'ladi, bunda ma'lum materiallar boshqa material bilan ishqalanish orqali aloqa qilganda zaryadlanadi. Sharni sochlarga ishqalash yoki rezina taglikli poyabzalda gilam ustida yurish statik zaryadlarning to'planishiga olib kelishi mumkin.
- Nima uchun ba'zan gilam ustida yurganingizdan keyin eshik tutqichiga tegib, hayratda qolasiz? javobGilam ustida yurish, ayniqsa quruq havoda, tanangizda statik zaryadlarning to'planishiga olib kelishi mumkin. Eshik tutqichiga yoki boshqa o'tkazgichga tegsangiz, zaryadlar tezda chiqib ketishi mumkin, bu esa statik zarbaga olib keladi.
- Namlik statik elektr energiyasiga qanday ta'sir qiladi? javobNamlik statik elektr tokining to'planishini kamaytiradi. Havodagi suv molekulalari elektr zaryadlarini yo'qotishga yordam beradi. Quruqroq kunlarda statik elektr tokining to'planishi va zarbalar ehtimoli yuqori.
- Nima uchun ba'zi materiallar boshqalariga qaraganda statik zaryad hosil qilishga ko'proq moyil? javobMateriallar elektronlarni ushlab turish yoki uzatish qobiliyati jihatidan farq qiladi. Ba'zi materiallar, masalan, rezina yoki ma'lum plastmassalar, boshqalariga qaraganda elektronlarni osonroq olish yoki yo'qotishga moyil bo'lib, bu ularni statik zaryad to'planishiga ko'proq moyil qiladi.
- Elektroskopning ishlash printsipi nima? javobElektroskop - bu statik zaryadning mavjudligini aniqlash uchun ishlatiladigan asbob. U odatda ikkita yupqa metall folga varag'iga ulangan metall tayoqchadan iborat. Zaryadlangan jism tayoqchaga yaqinlashtirilganda, barglar bir xil zaryadlarning itarib yuborilishi tufayli bir-biridan ajraladi, bu esa statik elektr mavjudligini ko'rsatadi.
- Topraklama statik zaryadlarni qanday yo'q qiladi? javobYerga ulash ortiqcha zaryadning Yerga o'tish yo'lini ta'minlaydi, bu esa zaryadlarning ulkan ombori hisoblanadi. Statik zaryadlangan jism yerga ulanganida, qo'shimcha zaryadlar neytrallanadi, bu esa statik to'planishni kamaytiradi yoki yo'q qiladi.
- Nima uchun don omborida yoki samolyotga yonilg'i quyish paytida uchqunlarni ko'rishingiz mumkin va bu nima uchun xavfli? javobDonning harakatlanishi yoki sirtlarga ishqalanishi statik elektr energiyasini hosil qilishi mumkin, yoqilg'i oqimi uchun ham xuddi shunday. Agar statik zaryad to'planib qolsa, u uchqun sifatida chiqishi mumkin. Yonuvchan gazlar, chang yoki suyuqliklar bo'lgan muhitda (masalan, don silosida yoki samolyotga yoqilg'i quyish paytida) bu uchqunlar yonuvchan materialni yoqib yuborishi va portlashga olib kelishi mumkin.
- Antistatik spreylar yoki mahsulotlar qanday ishlaydi? javobAntistatik spreylar va mahsulotlar odatda sirtlarni biroz o'tkazuvchan qiladigan moddalarni o'z ichiga oladi. Shu bilan ular statik zaryadlarning to'planishiga to'sqinlik qiladi yoki to'planib qolgan har qanday zaryadlarni yo'qotishga yordam beradi.
-
Triboelektrik qator nima? Javob : Triboelektrik qator - bu materiallarni boshqa materialga ishqalanganda musbat yoki manfiy zaryadlanish tendentsiyasiga qarab tartiblaydigan ro'yxat. Ro'yxatning yuqori qismidagi materiallar musbat zaryadlanishga moyil, pastki qismidagi materiallar esa manfiy zaryadlanishga moyil.
