ثلاث شحنات كهربائية (q1 =2*10-6nC , q2 = 2*10-6nC , q3 = 2*10-6nC) تتوزع على رؤوس مثلث متساوي الأضلاع طول ضلعه (3cm)

  • فيزياء

ثلاث شحنات كهربائية (q1 =2*10-6nC , q2 = 2*10-6nC , q3 = 2*10-6nC) تتوزع على رؤوس مثلث متساوي الأضلاع طول ضلعه (3cm) والمطلوب:

  1. احسب قمية الكمون الكهربائي عند نقطة تلاقي متوسطات المثلث.
  2. نضع في نقطة تلاقي متوسطات المثلث شحنة كهربائية (-1 * 10-6 C)، احسب الطاقة الكامنة الكهربائية لهذه الشحنة.
  3. بفرض أننا وضعنا في نقطة تلاقي متوسطات المثلث شحنة كهربائية (+1*10-6 C) وتركناها حرة، ماذا يحدث لهذه الشحنة وما الطاقة الحركية العظمي التي تبلغها؟

الأجوبة

نعلم أن طول المتوسط في المثلث المتساوي الأضلاع = طول الضلع*(3/2)

كما نعلم أن بعد نقطة تلاقي المتوسطات عن أحد رؤوس المثلث = طول المتوسط*2/3 أي

AO = BO = DO = L*(√3/3) =3*(√3/3) =√3 cm = √3*10-2 m 

نحسب الكمون الكهربائي المتولد عن كل شحنة في النقطة O:

VA = 9*109* (qA/dA) = 9*109 * (2*10-6/√3*10-2) = 6√3*105 Volts

VB = 9*109* (qB/dB) = 9*109 * (2*10-6/√3*10-2) = 6√3*105 Volts

VD = 9*109* (qD/dD) = 9*109 * (2*10-6/√3*10-2) =  6√3*105 Volts

Vtot = Va + Vb + Vd = (6√3+6√3+6√3) *105 = 18√3*105 Volts

حساب الطاقة الكامنة الكهربائية للشحنة:

q=-1μC

Ep = q.Vtot = -1*10-6*18√3*105 =-1.8√3 J

نحسب الحقل الناتج عن الشحنتين (qA,qB) في النقطة O:

EA =9*109 *(qA/d2)

EA =9*109 * (2*10-6/(√3*10-2)2) =  6√3*107 N.C-1

EB = EA = 6√3*10N.C-1

أما محصلة الحقلين فتحسب من العلاقة:

E = √EA2 + EB2 +2.EA.EB.cos(120)

E = √(6*107)2 + (6*107)2 +2*(6*107)*(6*107)*(-0.5) = 6*107 N.C-1

أما الحقل الناتج عن الشحنة qD:

ED =9*109 *qD/d2

ED =9*109 * (3*10-6/(√3*10-2)2) =  9*10N.C-1

باعتبار (EA,B-ED) على حامل واحد وبجهتين متعاكستين فمحصلتهما ناتج طرحهما أي:

 

Etot = ED - EA,B =9*1076*107 =  3*10N.C-1

عند وضع شحنة قيمتها (1μC) ستخضع لقوة كهربائية تتجه بجهة الحقل قيمتها:

Felec = Eq = 3*107*1*10-6

أي تتحرك الشحنة بجهة القوة وهي تملك طاقة كامنة كهربائية تساوي:

Ep = q.vtot =1*10-6*21√3*103 = 21*10-3 J

ستتحول إلى طاقة حركية.

هل كان المحتوى مفيد؟

تبحث عن مدرس اونلاين؟

محتاج مساعدة باختيار المدرس الافضل؟ تواصل مع فريقنا الان لمساعدتك بتأمين افضل مدرس
ماهو التخصص الذي تبحث عنه؟
اكتب هنا...