This physics problem tests your understanding of fundamental physical laws and their applications. The step-by-step solution below breaks down the problem using relevant equations and physical reasoning.
ScanSolve AI Answer
Ili kukokotoa uwezo wa umeme (electric potential) kwenye S na nishati ya uwezo (potential energy) ya chaji iliyowekwa kwenye S, tutatumia fomula za uwezo wa umeme unaosababishwa na chaji ya nukta. Kutoka kwenye mchoro na maelezo: Upande wa mraba, a = 0.5 \, m Chaji kwenye P, Q_P = -22.2 \, C = -22.2 × 10^-6 \, C Chaji kwenye R, Q_R = +44.4 \, C = +44.4 × 10^-6 \, C Kiwango cha Coulomb, k = 8.99 × 10^9 \, N m^2/C^2 Umbali kutoka S hadi P (r_PS) ni urefu wa upande wa mraba, hivyo r_PS = 0.5 \, m. Umbali kutoka S hadi R (r_RS) pia ni urefu wa upande wa mraba, hivyo r_RS = 0.5 \, m. Uwezo wa umeme kwenye S (V_S) ni jumla ya uwezo unaosababishwa na chaji Q_P na Q_R. a) Kokotoa Uwezo wa Umeme kwenye S Step 1: Tumia fomula ya uwezo wa umeme kwa chaji ya nukta, V = (kq)/(r). Uwezo wa jumla kwenye S ni V_S = (kQ_P)/(r_PS) + (kQ_R)/(r_RS). V_S = (8.99 × 10^9 \, N m^2/C^2) ( -22.2 × 10^-6 \, C0.5 \, m + +44.4 × 10^-6 \, C0.5 \, m ) Step 2: Rahisisha hesabu. V_S = (8.99 × 10^9) ( (-22.2 + 44.4) × 10^-60.5 ) \, V V_S = (8.99 × 10^9) ( 22.2 × 10^-60.5 ) \, V V_S = (8.99 × 10^9) (44.4 × 10^-6) \, V V_S = 399.156 × 10^3 \, V V_S = 399.156 \, kV Uwezo wa umeme kwenye S ni 399.156 kV. b) Nishati ya Uwezo ya Chaji ya 10 mC Iliyowekwa kwenye S Step 3: Tumia fomula ya nishati ya uwezo, U = q'V, ambapo q' ni chaji iliyowekwa na V ni uwezo kwenye eneo hilo. Chaji iliyowekwa kwenye S, q' = 10 \, mC = 10 × 10^-3 \, C = 1 × 10^-2 \, C. Uwezo kwenye S, V_S = 399.156 × 10^3 \, V. U_S = q' V_S U_S = (1 × 10^-2 \, C) × (399.156 × 10^3 \, V) U_S = 3991.56 \, J Nishati ya uwezo ya chaji ya 10 mC iliyowekwa kwenye S ni 3991.56 J. Tuma swali linalofuata 📸