Llei de Coulomb: problemes i solucions

1. Dues càrregues puntuals, QA = +8 μC i QB = -5 μC, estan separats per una distància r = 10 cm. Quina és la magnitud de la força elèctricaLa constant k = 8.988 x 109 Nm2C-2 = 9 x 109 Nm2C-2.

Llei de Coulomb: problemes i solucions 1

Conegut:

Càrrega A (q A ) = +8 μC = +8 x 10 -6 C

Càrrega B (q B ) = -5 μC = -5 x 10 -6 C

k = 9 x 109 Nm²C − 2

La distància entre les càrregues A i B (r AB ) = 10 cm = 0.1 m

Es busca : La magnitud de la força elèctrica

Solució:

Fórmula de la llei de Coulomb :

Llei de Coulomb: problemes i solucions 2

La magnitud de la força elèctrica:

Llei de Coulomb: problemes i solucions 16

[irp]

2. Dues partícules carregades, com es mostra a la figura següent. Q P = +10 μC i Q q = +20 μC, estan separades per una distància r = 10 cm. Quina és la magnitud de la força electrostàtica?

Llei de Coulomb: problemes i solucions 4

Conegut:

Càrrega P (Q P ) = +10 μC = +10 x 10 -6 C

Càrrega Q (Q Q ) = +20 μC = +20 x 10 -6 C

k = 9 x 109 Nm²C − 2

La distància entre les càrregues P i Q (r PQ ) = 12 cm = 0.12 m = 12 x 10⁻² m

Es busca: La magnitud de la força elèctrica

Solució:

Llei de Coulomb: problemes i solucions 15

[irp]

3. Tres partícules carregades estan disposades en línia com es mostra a la figura següent. Càrrega A = -5 μC, càrrega B = +10 μC i càrrega C = -12 μC. Calcula la força electrostàtica neta sobre la partícula B a causa de les altres dues càrregues.

Llei de Coulomb: problemes i solucions 6

Conegut:

Càrrega A (q A ) = -5 μC = -5 x 10 -6 C

Càrrega B (q B ) = +10 μC = +10 x 10 -6 C

Càrrega C (q C ) = -12 μC = -12 x 10 -6 C

k = 9 x 109 Nm²C − 2

La distància entre les partícules A i B (r AB ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10⁻² m

La distància entre les partícules B i C (r BC ) = 4 cm = 0.04 m = 4 x 10⁻² m

Es busca: la magnitud i la direcció de la força electrostàtica neta sobre la partícula B

Solució:

La força neta sobre la partícula B és la suma vectorial de la força F BA exercida sobre la partícula B per la partícula A i la força F BC exercida sobre la partícula B per la partícula C.

La força F BA exercida sobre la partícula B per la partícula A:

 

Llei de Coulomb: problemes i solucions 14

La direcció de la força electrostàtica apunta a la partícula A (punt a l'esquerra).

La força F BC exercida sobre la partícula B per la partícula A:

 

Llei de Coulomb: problemes i solucions 13

La direcció de la força electrostàtica apunta a la partícula C (punt a la dreta).

La força electrostàtica neta sobre la partícula B :

F B = F AB – F BC = 675 N – 125 N = 550 Newtons.

La direcció de la força electrostàtica neta sobre la partícula B apunta a la partícula C (apunta a la dreta).

[irp]

4. +Q1 = 10 μC, +Q2 = 50 μC i Q3 estan separats com es mostra a la figura següent. Quina és la càrrega electrostàtica de la partícula 3 si la força electrostàtica neta sobre la partícula 2 és zero.

Llei de Coulomb: problemes i solucions 9

Conegut:

Càrrega 1 (q² ) = +10 μC = +10 x 10⁻⁶ C

Càrrega 2 (q² ) = +50 μC = +50 x 10⁻⁶ C

La distància entre les càrregues 1 i 2 (r 12 ) = 2 cm = 0.02 m = 2 x 10⁻² m

La distància entre la càrrega 2 i la càrrega 3 (r 23 ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10⁻² m

La força electrostàtica neta sobre la partícula 2 (F2 ) = 0

Es busca : càrrec 3 (q 3 )

Solució:

La força neta sobre la partícula 2 és la suma vectorial de la força F 21 exercida sobre la partícula 2 per la partícula 1 i la força F 23 exercida sobre la partícula 2 per la partícula 3.

La força F 21 exercida sobre la partícula 2 per la partícula 1:

Llei de Coulomb: problemes i solucions 10

La direcció de la força electrostàtica apunta a la partícula 3 (punt a la dreta).

La força F23 exercida sobre la partícula 2 per la partícula 3: 

La direcció de la força electrostàtica apunta a la partícula 1 (punt a l'esquerra).

La força electrostàtica neta sobre la partícula 2 = 0:

Llei de Coulomb: problemes i solucions 11

Deixa el teu comentari