Coulomb-krag voorbeeldvrae

9 Voorbeelde van Coulomb-kragvrae

1. Drie vragte word gerangskik soos in die prentjie hieronder. Die Coulomb-krag wat lading B ervaar, is …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10 ¹ N om C te laai

B. 09 x 10 ¹ N om A te laai

C. 18 x 10 ¹ N om C te laai

D. 18 x 10 ¹ N om A te laai

E. 36 x 10 ¹ N om C te laai

Bespreking

Dit is bekend dat :

q _A = 10 µC = 10 x ^10-6 C = ^10-5 Coulomb

q _B = 10 µC = 10 x ^10-6 = ^10-5 Coulomb

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

r _AB = 0,1 meter = 10 ^-1 meter

r _BC = 0,1 meter = 10 ^-1 meter

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Gevra : Coulomb-krag ervaar deur lading B

Antwoord :

Daar is twee Coulomb-kragte of elektriese kragte wat op lading B inwerk, naamlik die Coulomb-krag tussen ladings A en B (FAB ₎ en die Coulomb-krag tussen ladings B en C (FBC ₎ . Die Coulomb-krag wat deur lading B ervaar word, is die resultant van _FAB en _FBC.

Coulomb-krag tussen ladings A en B:

Lading A is positief en lading B is positief, sodat FAB _na lading C beweeg.

Coulomb-krag tussen ladings B en C:

Lading B is positief en lading C is positief, sodat FBC _na lading A toe beweeg.

Coulomb-krag wat deur lading B ervaar word:

FB ₌ FBC – _{FAB = 180-90} = 90 N

Die grootte van die Coulomb-krag wat deur lading B (FB) ervaar word, _is 90 Newton. Die rigting van _FB is dieselfde as die rigting van _FBC , naamlik na lading A toe.

Die korrekte antwoord is B.

2. Die grootte en rigting van die Coulomb-krag op lading B is... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm²C − ² , 1 μC = 10 ^{^ 6C} )

A. 2,5 k Q ² r ^-2 na links

B. 2,5 k Q ² r ^-2 na regs

C. 2 k Q ² r ^-2 na links

D. 2 k Q ² r ^-2 na regs

E. 1 k Q ² r ^-2 na links

Bespreking

Dit is bekend dat :

Lading A (qA ₎ = +Q

Lading B (qB ₎ = -2Q

Lading C (q _C ) = -Q

Die afstand tussen ladings A en B (r _AB ) = r

Die afstand tussen ladings B en C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Gewenste : die grootte en rigting van die Coulomb-krag op lading B

Antwoord :

Coulomb-krag tussen lading A en lading B:

Lading A is positief en lading B is negatief sodat die rigting van FAB _na lading A toe is.

Coulomb-krag tussen lading B en lading C:

Lading B is negatief en lading C is negatief, dus is die rigting van _FBC na lading A toe

Die resulterende krag wat op lading B inwerk:

F = F _AB + F _BC = 2 k Q² ^/ r² ⁺ 0,5 k Q² ^/ r² ⁼ 2,5 k Q² ^/ r² ⁼ 2,5 k ^Q² r ^-2

Die rigting van die Coulomb-krag is na lading A of na links.

Die korrekte antwoord is A.

3. Twee elektriese ladings word afsonderlik geplaas soos in die figuur getoon. Die lading by A is 8 µC en die aantrekkingskrag wat op beide ladings inwerk, is 45 N. As lading A met 1 cm na regs geskuif word en k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 , dan is die aantrekkingskrag wat op beide ladings inwerk…

A. 45 N.

B. 60 N.

C. 80 N.

D. 90 N.

Oos 120 N

Bespreking

Dit is bekend dat :

Elektriese lading by A (qA ₎ = 8 µC = 8 x ^10-6 Coulombs

Die elektriese krag tussen die twee ladings (F) = 45 Newton

Die afstand tussen die twee ladings (r _AB ) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x ^10⁻² meter

Konstante (k) = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^} 2.C ^-2

Vraag : Die elektriese krag tussen die twee ladings as lading A met 1 cm of 0,01 meter na regs verskuif word.

Antwoord :

Bereken eers die elektriese lading by B, en bereken dan die elektriese krag tussen die twee elektriese ladings, as die elektriese lading by A met 1 cm na regs verskuif word.

Elektriese lading by B :

Formule Coulomb se wet :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F r ² = k(q _A )(q _B )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Elektriese lading by B :

q _B = (45)(4 x 10⁻² ⁾ ² ^/ (9 x ^10⁻¹ )(2 x ^10⁻¹ )

q _B = (45)(16 x ^10-4 ) / 72 x ^10-3

qB ₌ (720 x 10⁻⁴ ⁾ / (72 x ^10³ )

q _B = 10 x ^10-7 Coulomb

Die elektriese krag tussen elektriese ladings A en B :

As die lading by A met 1 cm na regs verskuif word, word die afstand tussen die twee ladings 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10⁻² ^meter.

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁶ ⁾ (8 x ^10⁻⁶ )(10 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻² ) ^²

F = (9 x 103 ⁾ (80 x ^10-13 ) / (9 x ^10-4 )

F = (1 x 103 ⁾ (80 x ^10-13 ) / (1 x ^10-4 )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 80 Newton

Die korrekte antwoord is C.

4. Twee elektriese ladings P en Q wat 10 cm uitmekaar is ^, ervaar 'n aantrekkingskrag van 8 N. As lading Q 5 cm na lading P verskuif word (1 µC = 10⁻⁶ ^C en k = 9 x ^10⁶ Nm².C⁻² ⁾ , dan is die elektriese krag wat plaasvind...

A. 8 N.

B. 16 N.

C. 32 N.

D. 40 N.

Oos 56 N

Bespreking

Dit is bekend dat :

Die afstand tussen ladings P en Q (r _PQ ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x ^10-1 m

Die elektriese krag tussen ladings P en Q (F) = 8 N

Elektriese lading Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

Konstante (k) = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^} 2.C ^-2

Vraag : Die elektriese krag tussen ladings P en Q as lading Q 5 cm na lading P verskuif word

Antwoord :

Bereken eers die elektriese lading P, daarna bereken die elektriese krag tussen die twee elektriese ladings, as die elektriese lading Q 5 cm na die lading P verskuif word.

Elektriese lading P :

qP = F r² ^/ k _{( qQ} )

q _P = (8)(1 x 10⁻⁴⁻² ^/ (9 x ^{10⁻⁴ )} ( 40 x ^10⁻⁶ )

q _P = (8)(1 x ^10-2 ) / 360 x ^10-3

qP ₌ (8 x ^10⁻² ) / (36 x ^10⁻⁴ )

qP ₌ (1 x ^10⁻² ) / (4,5 x ^10⁴ )

qP ₌ (1/4,5) x ^10-6 Coulomb

Die elektriese krag tussen elektriese ladings P en Q :

As die lading by Q met 5 cm na links verskuif word, word die afstand tussen die twee ladings 5 ​​cm = 0,05 meter = 5 x 10⁻² ^meter.

F = k(qP ₎ ( _qQ ) / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ ((1/4,5) x ^10⁶⁶ )(40 x ^10⁶⁶ ) / (5 x ^10⁶⁻² ) ^²

F = (2 x 103 ⁾ (40 x ^10-6 ) / (25 x ^10-4 )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (25 x ^10⁻⁴ )

F = 3,2 x 10 ¹

F = 32 Newton

Die korrekte antwoord is C.

5. Kyk na die volgende beeld van elektriese ladings. Die elektriese krag wat deur lading qB ervaar word, _is 8 N (1 µC = 10⁻⁶ ^C ) en (k = 9.10⁻⁶ ^Nm² .C⁻² ^{) .} As lading _qB na 4 cm van A verskuif word, dan is die elektriese krag wat deur qB ervaar word _nou …

A. 2 N.

B. 4 N.

C. 6 N.

D. 8 N.

Oos 10 N

Bespreking

Dit is bekend dat :

Die afstand tussen ladings A en B (r _AB ) = 2 cm = 0,02 m = 2 x ^10⁻² m

Die elektriese krag tussen ladings A en B (F) = 8 N

Elektriese lading A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ C

Konstante (k) = 9 x 10^ ⁹ Nm ^{^} 2.C ^-2

Vraag : Die elektriese krag tussen ladings A en B as die afstand tussen die twee ladings 4 cm is

Antwoord :

Bereken eers die elektriese lading B, daarna bereken die elektriese krag tussen die twee elektriese ladings as die afstand tussen die twee elektriese ladings 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 ^meter is.

Elektriese lading B :

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

q _B = (8)(2 x 10⁻² ⁾ ² ^/ (9 x ^10⁻¹ )(2 x ^10⁻¹ )

q _B = (8)(4 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB ₌ (32 x 10⁻⁴ ⁾ / (18 x ^10³ )

qB = ₍ 32/18) x ^10-7

q _B = (16/9) x ^10-7 Coulomb

Die elektriese krag tussen ladings A en B :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (4 x ^10⁻² ) ^²

F = (18 x 103 ⁾ ((16/9) x ^10-7 ) / (16 x ^10-4 )

F = (2 x 103 ⁾ (16 x ^10-7 ) / (16 x ^10-4 )

F = (2 x 103 ⁾ (1 x ^10-7 ) / (1 x ^10-4 )

F = (2 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 2 Newton

Die korrekte antwoord is A.

6. Drie elektriese ladings is by die hoekpunte van driehoek ABC geplaas met sylengte AB = BC = 20 cm en dieselfde ladinggrootte (q = 2µC) soos in die prentjie aan die kant (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 , 1 µ = 10 ^-6 ). Die grootte van die elektriese krag wat op punt B inwerk, is….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N.

D. 0,81 N.

Oos 0,4 N

Bespreking

Dit is bekend dat:

Lading by punt A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 Coulomb

Lading by punt B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10-6 Coulomb

Lading by punt C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Afstand B na C (r _BC ) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x ^10⁻⁹ meter

Afstand B na A (rBA ₎ = 20 cm = 0,2 meter = 2 x ^10⁻⁹ meter

k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{- 2}

Vraag: Die grootte van die elektriese krag wat op punt B inwerk

Antwoord:

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBC = ₉ x ^10-1

FBC = _0,9 Newton

Die elektriese lading by punte B en C is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag _FBC na links, weg van punt C.

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBA ₌ 9 x ^10-1

FBA = _0,9 Newton

Die elektriese lading by punte B en A is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag FBA _afwaarts , weg van punt A.

Die twee elektriese kragte vorm 'n regte hoek, daarom word die resulterende elektriese krag wat by punt B inwerk, bereken met behulp van die Pythagorese formule.

Die korrekte antwoord is B.

7. Kyk na die volgende prentjie!

Drie ladings Q1 _, Q2 _en Q3 _is aan die punte van 'n reghoekige driehoek ABC geplaas. Die lengte van AB = BC = 30 cm. Gegewe k = 9.10⁶ ^Nm².C⁻² en ¹ µ = 10⁻⁶ , ^{dan is} die resulterende Coulomb-krag op lading Q1 _….

A. 1 N.

B. 5 N.

C. 7 N.

D. 10 N.

Oos 12 N

Bespreking

Dit is bekend dat:

Lading by punt A (qA ₎ = 3 µC = 3 x ^10-6 Coulomb

Lading by punt B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10-6 Coulomb

Lading by punt C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10⁻⁶ Coulomb

Afstand B na C (r _BC ) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x ^10⁻⁹ meter

Afstand B na A (rBA ₎ = 30 cm = 0,3 meter = 3 x ^10⁻⁹ meter

k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{- 2}

Vraag: Resulterende Coulomb-krag by punt B

Antwoord:

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(4 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (40 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (360 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBC = ₄₀ x ^10-1

FBC = ₄ Newton

Die elektriese lading by punt B is negatief en die elektriese lading by punt C is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag FBC _regs na punt C.

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(3 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (30 x ^10⁻¹⁷ ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 270 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBA ₌ 30 x ^10-1

FBA = ₃ Newton

Die elektriese lading by punt B is negatief en die elektriese lading by punt A is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag FBA _opwaarts na punt A.

Die twee elektriese kragte vorm 'n regte hoek, daarom word die resulterende elektriese krag wat by punt B inwerk, bereken met behulp van die Pythagorese formule.

Die korrekte antwoord is B.

8. Drie elektriese ladings is by die hoekpunte van driehoek ABC geplaas met sylengte AB = BC = 20 cm en dieselfde ladinggrootte (q = 2µC) soos in die prentjie aan die kant (k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µ = 10^-6). Die grootte van die elektriese krag werk by punt B is….

1. 0,9√3 N
2. 0,9√2 N
3. 0,9 N
4. 0,81 N
5. 0,4 N

Bespreking

Dit is bekend dat:
Die lading by punt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Die lading by punt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Die lading by punt C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Afstand van B na C (r_BC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
Afstand van B na A (r_BA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Gevra: Die grootte van die elektriese krag wat by punt B inwerk
Antwoord:

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en C:
F_BC = k (q_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BC = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BC = 9 x 10^-1
F_BC = 0,9 Newton
Die elektriese lading by punte B en C is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag F_BC na links, weg van punt C.

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en A:
F_BA = k (q_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BA = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BA = 9 x 10^-1
F_BA = 0,9 Newton
Die elektriese lading by punte B en A is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag F_BA af, weg van punt A.

Die twee elektriese kragte vorm 'n regte hoek, daarom word die resulterende elektriese krag wat by punt B inwerk, bereken met behulp van die Pythagorese formule.
Die korrekte antwoord is B.

9. Kyk na die volgende prentjie!
Drie aanklagte Q₁, V₂, en Q₃ is aan die punt van die reghoekige driehoek ABC. Die lengte van AB = BC = 30 cm. Dit is bekend dat k = 9.10⁹ Nm².C^-2 en 1 µ = 10^-6 dan die resulterende Coulomb-krag op lading Q₁ is….

1. 1 N
2. 5 N
3. 7 N
4. 10 N
5. 12 N

Bespreking
Dit is bekend dat:
Die lading by punt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Die lading by punt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Die lading by punt C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Afstand van B na C (r_BC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
Afstand van B na A (r_BA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Gevra: Resulterende Coulomb-krag by punt B
Antwoord:
Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en C:
F_BC = k (q_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(40 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BC = (360 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BC = 40 x 10^-1
F_BC = 4 Newton
Die elektriese lading by punt B is negatief en die elektriese lading by punt C is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag F_BC na regs in die rigting van punt C.

Die elektriese krag tussen die ladings by punte B en A:
F_BA = k (q_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BA = (270 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BA = 30 x 10^-1
F_BA = 3 Newton
Die elektriese lading by punt B is negatief en die elektriese lading by punt A is positief, daarom is die rigting van die elektriese krag F_BA op na punt A.
 
Die twee elektriese kragte vorm 'n regte hoek, daarom word die resulterende elektriese krag wat by punt B inwerk, bereken met behulp van die Pythagorese formule.
Die korrekte antwoord is B.

Vraagbron:

Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool