Fórmula de la càrrega elèctrica i la força elèctrica

Exemples de preguntes i fórmules per a la càrrega elèctrica i la força elèctrica

Càrrega elèctrica

1. Dues càrregues idèntiques, cadascuna amb una massa de m = 9√3 x 10 ^-4 kg, estan penjades al mateix punt amb una corda amb una longitud de l = 1 metre. Si les dues càrregues estan separades per una distància de a = 1 metre, la magnitud de cada càrrega és...

A. 4 microcoulombs
B. 2 microcoulombs
C. 1 microcoulomb
D. 0,5 microcoulomb

Discussió
Se sap que:
Dues càrregues idèntiques volen dir dues càrregues similars, on les càrregues similars es repel·leixen mútuament.
Longitud de la corda (l) = 1 metre
La distància entre les dues càrregues (r) = 1 metre
Massa de càrrega (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Acceleració deguda a la gravetat (g) = 10 m/s²
Gravetat (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg) (10 m/s²) = 9√3 x 10^-3 Newton
Preguntat : La magnitud de cada càrrega (q)
Resposta:

Subtítol:
F = Força elèctrica repulsiva entre les càrregues 1 i 2
w₁ = Gravetat de la pilota 1
w₂ = Gravetat de la pilota 2
T₁ = Força de tensió de la corda 1
T_1x = Component de la força de tensió de la corda 1 sobre l'eix x
T_1y = Component de la força de tensió de la corda 1 sobre l'eix y
T₂ = Força de tensió de la corda 2
T_2x = Component de la força de tensió de la corda 2 sobre l'eix x
T_2y = Component de la força de tensió de la corda 2 sobre l'eix y
l₁ = longitud de la corda 1
l_1x = component de la longitud de la corda a l'eix x
l_1y = component de la longitud de la corda a l'eix y

Calcula el valor de cos θ:

Calcula la força de tensió de la corda (T1 ₎ :

Calcula el valor de sin θ:

Calcula la component de la força de tensió sobre la corda sobre l'eix x (T _1x ):

Les dues boles estan en equilibri de manera que T _1x = F = 9 x 10 ^-3 Newton

Calcula la càrrega de cada bola utilitzant la fórmula de la llei de Coulomb:

La magnitud de cada càrrega és 1 x 10^-6 Coulomb o 1 microCoulomb.
La resposta correcta és C.

Fer que un objecte es carregui elèctricament

1. Dues maneres de donar càrrega elèctrica a un objecte són….
A. Fregament i electromagnetisme
B. Inducció i electromagnetisme
C. Fregament i inducció
D. Inducció i magnetització
Discussió
Dues maneres de donar càrrega elèctrica a un objecte són la fricció i la inducció.
El fregament és una manera de fer que un objecte tingui una càrrega elèctrica positiva o negativa fregant l'objecte amb un altre objecte, per exemple fregant una vareta de vidre amb llana o fregant una pinta de plàstic amb cabells secs. Durant la fricció, els electrons es mouen d'un objecte a un altre de manera que un objecte té un excés d'electrons (manca de protons) i després es carrega negativament i l'altre objecte té una manca d'electrons (manca de protons) i després es carrega positivament.
La inducció és un mètode per carregar un objecte acostant l'objecte carregat a una bola metàl·lica neutra, però sense tocar-la. L'objecte que s'ha de carregar ha de tenir electrons lliures, ja que aquests electrons lliures es poden moure quan són induïts per un objecte carregat elèctricament. Els objectes metàl·lics generalment tenen electrons lliures. Objectes com el vidre, el plàstic o la fusta no es poden carregar elèctricament per inducció perquè aquests objectes no tenen electrons lliures.
La resposta correcta és C.

Tipus de càrrega elèctrica

2. Quatre objectes carregats (P, Q, R i S) es comporten de la següent manera. P i Q es repel·leixen, P i R s'atrauen, R i S es repel·leixen. Quina de les següents afirmacions és correcta?
A. Si P té càrrega negativa, aleshores S té càrrega negativa.
B. Si Q té càrrega negativa, aleshores S té càrrega negativa.
C. Si R té càrrega negativa, aleshores P té càrrega negativa
D. Si S té càrrega negativa, aleshores P té càrrega positiva.
Discussió
P i Q es repel·leixen perquè P i Q tenen la mateixa càrrega.
P i R s'atreuen mútuament, per tant P i R tenen càrregues diferents
R i S es repel·leixen, per tant R i S tenen la mateixa càrrega

Així doncs, si P i Q tenen càrrega positiva, aleshores R i S tenen càrrega negativa, o si P i Q tenen càrrega negativa, aleshores R i S tenen càrrega positiva.
La resposta correcta és D.

3. Preguntes de l'Olimpíada Nacional de Ciències 2011 per a escoles de secundària de primer cicle a nivell de Regency/City núm. 59
Es diu que un objecte té càrrega positiva si...
A. L'objecte rep protons
B. Els objectes alliberen protons
C. Els objectes reben electrons
D. Els objectes alliberen electrons
Discussió
Els protons tenen càrrega positiva, mentre que els electrons tenen càrrega negativa. Els protons es troben al centre dels àtoms, cosa que els impedeix moure's d'un objecte a un altre. Els electrons, en canvi, es troben a la superfície dels àtoms, cosa que els permet moure's d'un objecte a un altre. Els objectes es carreguen elèctricament alliberant electrons o guanyant-los. Si un objecte guanya electrons, té un excés d'electrons (una manca de protons), cosa que resulta en una càrrega negativa. Si un objecte allibera electrons, té un excés d'electrons (un excés de protons), cosa que resulta en una càrrega positiva.
Així doncs, basant-nos en la pregunta anterior, es diu que un objecte té càrrega positiva si allibera electrons.
La resposta correcta és D.

força elèctrica

4. Dues càrregues elèctriques de Q cadascuna₁ i Q₂ està a una distància R i té una força repulsiva de 100 N. Si la distància entre les dues càrregues es redueix a 1/3 R, aleshores la força repulsiva de les càrregues elèctriques esdevé...
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Discussió
Se sap que:
Càrrega elèctrica 1 = Q₁
Càrrega elèctrica 2 = Q₂
Distància entre les dues càrregues = R
La força repulsiva entre les dues càrregues (F) = 100 Newtons
La força repulsiva significa que ambdues càrregues elèctriques són del mateix tipus, ambdues positives o ambdues negatives.
Pregunta: Si la distància entre les dues càrregues es redueix a 1/3 R, la força repulsiva de la càrrega elèctrica esdevé...
Resposta:
Fórmula de la llei de Coulomb:
F = k Q₁ Q₂ /R₂
Suposem que R = 1, aleshores el valor de Q₁.Q₂ es pot calcular:

Si la distància entre les dues càrregues es redueix a 1/3 R, la força repulsiva de la càrrega elèctrica (F) esdevé:

La resposta correcta és D.

5. Càrrega puntual Q₁ = +4e i càrrega puntual Q₂ = -3e es mantenen a una distància de 0,3 m entre si, tal com es mostra a la figura següent. De manera que la força elèctrica que actua sobre la càrrega Q₂ és zero, la càrrega puntual Q₃ = +16e s'hauria de col·locar a….
A. 0,3 m a l'esquerra de Q₁
B. 0,6 m a la dreta de Q₁
C. 0,6 m a la dreta de Q₂
D. 0,9 m a l'esquerra de Q₂
Discussió
Se sap que:
La càrrega d'un electró (-e) o protó (+e) = 1,60 x 10^-19 Coulomb
Càrrega puntual Q₁ = +4e
Càrrega puntual Q₂ = -3e
Càrrega puntual Q₃ = +16e
La distància entre càrregues puntuals Q₁ i càrrega puntual Q₂ = 0,3 metres
Pregunta: De manera que la força elèctrica que actua sobre la càrrega Q₂ és zero, la càrrega puntual Q₃ = +16e s'hauria de col·locar a….
Resposta:
La força elèctrica entre les càrregues Q₁ i la càrrega Q₂ :

La càrrega Q1 _és positiva i la càrrega Q2 _és negativa, de manera que la direcció de la força elèctrica F12 _és cap a l'esquerra (cap a la càrrega Q1 ₎.

De manera que la força elèctrica resultant actua sobre la càrrega Q₂ és zero, aleshores la magnitud de la força elèctrica entre les càrregues Q₂ i la càrrega Q₃ (F₃₂) = magnitud de la força elèctrica entre les càrregues Q₁ i la càrrega Q₂ (F₁₂) i direcció F₃₂ ha de ser oposada a la direcció de F₁₂Direcció F₁₂ a l'esquerra, per tant, la direcció F₃₂ ha d'anar a la dreta. Recorda Q₃ és positiu i Q₂ és una càrrega negativa, de manera que la direcció de F₃₂ a la dreta, aleshores la càrrega Q₃ s'ha de col·locar a la dreta de Q₂

La distància entre la càrrega Q₂ _i la càrrega Q₃ _es calcula mitjançant la fórmula de la llei de Coulomb:

La resposta correcta és C.

Font de la pregunta:

Preguntes OSN de física de secundària