Kulon qonuni va elektr maydoni kuchlanganligiga doir virtual masala

O‘rtacha qiyinchilik darajasi • interaktiv chizma • animatsiya • grafik • avtomatik hisob

Masala sharti

Bir to‘g‘ri chiziq bo‘ylab joylashgan q₁ musbat va q₂ manfiy nuqtaviy zaryadlar orasidagi masofa d. P nuqta q₁ dan x masofada, ya’ni ikki zaryad orasida joylashgan. P nuqtadagi elektr maydon kuchlanganligining natijaviy qiymati va yo‘nalishini toping. So‘ng P nuqtaga joylashtirilgan q₀ sinov zaryadiga ta’sir qiluvchi Kulon kuchini aniqlang. Parametrlarni o‘zgartirib, elektr maydonning x bo‘yicha o‘zgarish grafigini kuzating.

1. Berilgan parametrlar

q₁ — musbat zaryad

5.0 μC

|q₂| — manfiy zaryad moduli

−3.0 μC

d — zaryadlar orasidagi masofa

0.80 m

x — q₁ dan P nuqtagacha

0.30 m

q₀ — sinov zaryadi

2.0 nC

P nuqta ikki zaryad orasida. Musbat q₁ maydoni q₁ dan uzoqlashadi, manfiy q₂ maydoni esa q₂ tomon yo‘naladi.

2. Virtual chizma va animatsiya

q₁ musbat q₂ manfiy P nuqta / q₀

3. Formulalar ketma-ketligi

1-qadam. SI birliklariga o‘tkazish

q₁ = C, q₂ = C, q₀ = C

Nazariy izoh: Kulon qonuni va elektr maydon formulalarida zaryad kulon (C), masofa esa metr (m) da olinadi.

2-qadam. P nuqtadan q₂ gacha masofa

r₂ = d − x = m

Nazariy izoh: P nuqta ikki zaryad orasida turgani uchun q₂ gacha masofa umumiy d masofadan x ni ayirish orqali topiladi.

3-qadam. q₁ hosil qilgan maydon

E₁ = k|q₁| / x² = N/C

Nazariy izoh: Nuqtaviy zaryad maydoni kuchlanganligi masofaning kvadratiga teskari proporsional. q₁ musbat bo‘lgani uchun E₁ q₁ dan tashqariga yo‘naladi.

4-qadam. q₂ hosil qilgan maydon

E₂ = k|q₂| / r₂² = N/C

Nazariy izoh: q₂ manfiy zaryad bo‘lgani sababli uning elektr maydon vektori q₂ tomon yo‘naladi. P nuqta zaryadlar orasida bo‘lgani uchun E₁ va E₂ bir xil yo‘nalishda.

5-qadam. Natijaviy elektr maydon

E = E₁ + E₂ = N/C

Nazariy izoh: Superpozitsiya prinsipiga ko‘ra natijaviy maydon alohida zaryadlar hosil qilgan elektr maydon vektorlarining vektor yig‘indisiga teng.

6-qadam. q₀ sinov zaryadiga ta’sir qiluvchi kuch

F = q₀E = N

Nazariy izoh: Elektr maydon kuchlanganligi birlik musbat zaryadga ta’sir qiladigan kuchni ifodalaydi. Musbat q₀ uchun kuch yo‘nalishi E vektori bilan bir xil.

4. E(x) grafigi

Grafikda P nuqtaning q₁ dan q₂ tomon siljishi davomida natijaviy elektr maydon kuchlanganligining o‘zgarishi ko‘rsatiladi. Yashil nuqta — joriy x qiymati.

5. Yakuniy natija

P nuqtadagi natijaviy elektr maydon kuchlanganligi: E = N/C, yo‘nalishi q₁ dan q₂ tomon.
q₀ sinov zaryadiga ta’sir qiluvchi kuch: F = N, yo‘nalishi ham q₂ tomon.