جواب تمرین صفحه ۱۳ فیزیک (2) - تجربی

بازگشت به صفحه کتاب

فیزیک (2) - تجربی

فیزیک (2) - تجربی | 1-5 میدان الکتریکی حاصل از یک ذرهٔ باردار

صفحه ۱۳
سؤال 1

طبق مدل بور برای اتم هیدروژن، در حالت پایه فاصلهٔ الکترون از پروتون هسته برابر با \(5/3\times10^{-11}\,\text{m}\) است.
الف) اندازهٔ میدان الکتریکی ناشی از پروتون هسته را در این فاصله تعیین کنید.
ب) در چه فاصله‌ای از پروتون هسته، بزرگی میدان الکتریکی برابر با بزرگی میدان الکتریکی حاصل از مولد وان‌دوگراف مثال پیش در فاصلهٔ \(1/0\,\text{m}\) از مرکز کلاهک آن است؟

پاسخ

پاسخ:

الف) با استفاده از رابطهٔ 1ـ4 و بار پروتون \(q=1/6\times10^{-19}\,\text{C}\) داریم:

\[E=k\frac{|q|}{r^{2}}=(9/0\times10^{9}\,\text{N.m}^2/\text{C}^2)\frac{(1/6\times10^{-19}\,\text{C})}{(5/3\times10^{-11}\,\text{m})^{2}}\]

\[E=\frac{14/4\times10^{-10}}{28/09\times10^{-22}}\,\text{N/C}\approx 5/1\times10^{11}\,\text{N/C}\]

ب) در مثال 1ـ6 بزرگی میدان مولد وان‌دوگراف در فاصلهٔ \(1/0\,\text{m}\) برابر با \(9/0\times10^{3}\,\text{N/C}\) به دست آمد. فاصلهٔ \(r'\) را از پروتون پیدا می‌کنیم که در آن میدان پروتون همین مقدار باشد:

\[k\frac{|q|}{r'^{2}}=9/0\times10^{3}\,\text{N/C}\]

\[r'^{2}=\frac{(9/0\times10^{9})(1/6\times10^{-19})}{9/0\times10^{3}}=\frac{14/4\times10^{-10}}{9/0\times10^{3}}=1/6\times10^{-13}\,\text{m}^2\]

\[r'=\sqrt{1/6\times10^{-13}}=4/0\times10^{-7}\,\text{m}\]

یعنی در فاصلهٔ \(4/0\times10^{-7}\,\text{m}\) از پروتون هسته، بزرگی میدان الکتریکی برابر با میدان مولد وان‌دوگراف در فاصلهٔ \(1/0\,\text{m}\) از مرکز کلاهک است.

فعالیت‌های این فصل
همه فعالیت‌های «الکتریسیتهٔ ساکن» اینجاست.

تمرین ۱ـ۴

|

صفحه ۱۳
در حال مشاهده
صفحه ۱۳