வரையறுக்கப்பட்ட மின்சுமைக் கோட்டின் புலம்

1 · கணிப்பு

ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட நேர் கம்பு, அதன் நீளம் வழியாக சீராக பரவிய மின்சுமையை எடுத்துச் செல்கிறது. செங்குத்து இருசமவெட்டியில், மின்சுமைக் கோட்டின் புலம், ஒரு புள்ளி மின்சுமையின் 1/r² விதியைப் பின்பற்றுமா?

• ஆம் — போதுமான தூரத்திலிருந்து, அது இன்னும் ஒரு புள்ளி மின்சுமையாகவே தோன்றும்.
• புலம், விரிவாக்கப்பட்ட மின்சுமை பரவலிலிருந்து தூரத்தை சார்ந்திருக்காது.
• இல்லை — ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட மின்சுமைக் கோடு, எளிய 1/r² விதியல்லாத, அதன் சொந்த மிகவும் சிக்கலான தூர சார்பைக் கொண்டுள்ளது.

2 · அமைப்பு

1. கோடு-மின்சுமை முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். கம்பு, 4.8 m நீளத்தில் 2 nC/m நேரியல் மின்சுமை அடர்த்தியை எடுத்துச் செல்கிறது.
2. செங்குத்து இருசமவெட்டியில் புல-வலிமை வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
3. ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கம்பின் நடுப் புள்ளியிலிருந்து செங்குத்து தூரத்தை அமைத்து புல வலிமையைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

3 · தரவு சேகரி

உங்கள் மூன்று முயற்சிகளுக்கும், |E_y|-ஐ 1/d (x-அச்சு) எதிராகவும், தனித்தனியாக 1/d² (x-அச்சு) எதிராகவும் வரையுங்கள். இந்த தூரங்களில் எது நேர்கோடாக அதிகம் தோன்றுகிறது?

4 · பகுப்பாய்வு

1. ஒரு முயற்சிக்கு, k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m பயன்படுத்தி E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) கணக்கிடுங்கள். அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
2. ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட மின்சுமைக் கோட்டின் புலம், 1/r² போன்ற சுத்தமான படி விதியாக ஏன் குறைவதில்லை — அது தூரம் d மற்றும் கம்பின் பாதி-நீளம் இரண்டையும் √(L_half² + d²) சேர்க்கை வழியாக சார்ந்திருக்கிறது என்று விளக்குங்கள்.

5 · நீட்டிப்பு

1. தூரம் d கம்பின் நீளத்துடன் ஒப்பிடும்போது மிகச் சிறியதாக மாறும்போது, சூத்திரம் E ≈ −2kλ/d-ஐ (செவ்வியல் 'எல்லையற்ற மின்சுமைக் கோடு' முடிவு, அது 1/d² அல்ல 1/d ஆக குறைகிறது) நோக்கி அணுகுகிறது. நீங்கள் அதற்கு அருகில் இருக்கும்போது வரையறுக்கப்பட்ட கம்பு எல்லையற்றதாக ஏன் நடக்கிறது என்று உங்கள் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி விளக்குங்கள்.
2. தூரம் d கம்பின் நீளத்துடன் ஒப்பிடும்போது மிகப் பெரியதாக மாறும்போது, சூத்திரம் புள்ளி-மின்சுமை முடிவு E ≈ kQ_total/d² (Q_total = λ·2L_half உடன்)-ஐ நோக்கி அணுக வேண்டும். போதுமான தூரத்திலிருந்து ஒரு விரிவான மின்சுமை பரவல் ஏன் புள்ளி மின்சுமையாகத் தெரிகிறது என்று இயற்பியல் ரீதியாக விளக்குங்கள்.

← சோதனைக்குத் திரும்பு

138 இலவச அச்சிடக்கூடிய இயற்பியல் ஆய்வகப் பணித்தாள்கள்