Vzorec pro elektrický náboj a elektrickou sílu

Příklady otázek a vzorců pro elektrický náboj a elektrickou sílu

Elektrický náboj

1. Dva identické náboje, každý o hmotnosti m = 9√3 x 10^-4 kg je zavěšeno ve stejném bodě pomocí lana o délce l = 1 metr. Pokud jsou dva náboje od sebe vzdáleny o a = 1 metr, pak je velikost každého náboje….

A. 4 mikrocoulomby
B. 2 mikrocoulomby
C. 1 mikrocoulomb
D. 0,5 mikrocoulombu

Diskuse
Je známo, že:
Dva stejné náboje znamenají dva podobné náboje, kde se podobné náboje navzájem odpuzují.
Délka lana (l) = 1 metr
Vzdálenost mezi dvěma náboji (r) = 1 metr
Hmotnost náboje (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Gravitační zrychlení (g) = 10 m/s²
Gravitace (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg)(10 m/s²) = 9√3 × 10^-3 Newton
Zeptal se Velikost každého náboje (q)
Odpověď:

Titulek:
F = Odpudivá elektrická síla mezi zátěžemi 1 a 2
w₁ = Gravitace koule 1
w₂ = Gravitace koule 2
T₁ = Napínací síla lana 1
T_1x = Složka tahové síly lana 1 na ose x
T_1y = Složka tahové síly lana 1 na ose y
T₂ = Napínací síla lana 2
T_2x = Složka tahové síly lana 2 na ose x
T_2y = Složka tahové síly lana 2 na ose y
l₁ = délka lana 1
l_1x = složka délky řetězce na ose x
l_1y = složka délky řetězce na ose y

Vypočítejte hodnotu cos θ:

Vypočítejte napínací sílu lana (T₁):

Vypočítejte hodnotu sin θ:

Vypočítejte složku tahové síly lana na ose x (T_1x):

Dvě koule jsou v rovnováze, takže T_1x = F = 9 × 10^-3 Newton

Vypočítejte náboj každé kuličky pomocí Coulombova vzorce:

Velikost každého náboje je 1 x 10^-6 Coulomb nebo 1 mikroCoulomb.
Správná odpověď je C.

Vytvoření elektrického náboje objektu

1. Dva způsoby, jak dodat objektu elektrický náboj, jsou…
A. Tření a elektromagnetismus
B. Indukce a elektromagnetismus
C. Tření a indukce
D. Indukce a magnetizace
Diskuse
Dva způsoby, jak dodat objektu elektrický náboj, jsou tření a indukce.
Tření je způsob, jak dodat předmětu kladný nebo záporný elektrický náboj třením předmětu o jiný předmět, například třením skleněné tyčinky vlnou nebo třením plastového hřebenu suchými vlasy. Během tření se elektrony pohybují z jednoho předmětu na druhý, takže jeden předmět má přebytek elektronů (chybí mu protony) a poté se nabije záporně, zatímco druhý předmět má nedostatek elektronů (chybí mu protony) a poté se nabije kladně.
Indukce je metoda nabíjení předmětu přiblížením nabitého předmětu k neutrální kovové kouli, aniž by se jí dotkl. Předmět, který má být nabit, musí mít volné elektrony, protože tyto volné elektrony se mohou pohybovat, když jsou indukovány elektricky nabitým předmětem. Kovové předměty obvykle mají volné elektrony. Předměty, jako je sklo, plast nebo dřevo, nelze indukcí elektricky nabít, protože tyto předměty nemají volné elektrony.
Správná odpověď je C.

Typy elektrického náboje

2. Čtyři nabité objekty (P, Q, R a S) se chovají následovně. P a Q se navzájem odpuzují, P a R se navzájem přitahují a R a S se navzájem odpuzují. Které z následujících tvrzení je správné?
A. Pokud je P záporně nabitý, pak je S záporně nabitý.
B. Pokud je Q záporně nabitý, pak je S záporně nabitý.
C. Pokud je R záporně nabitý, pak je P záporně nabitý
D. Pokud je S záporně nabitý, pak je P kladně nabitý.
Diskuse
P a Q se navzájem odpuzují, protože P a Q mají stejný náboj.
P a R se vzájemně přitahují, proto mají P a R různé náboje.
R a S se vzájemně odpuzují, proto mají R a S stejný náboj

Takže pokud jsou P a Q kladně nabité, pak jsou R a S záporně nabité, nebo pokud jsou P a Q záporně nabité, pak jsou R a S kladně nabité.
Správná odpověď je D.

3. Otázky pro Národní vědeckou olympiádu 2011 pro nižší střední školy na úrovni regentství/města č. 59
Říká se, že objekt má kladný náboj, pokud...
A. Objekt přijímá protony
B. Objekty uvolňují protony
C. Objekty přijímají elektrony
D. Objekty uvolňují elektrony
Diskuse
Protony jsou kladně nabité, zatímco elektrony jsou záporně nabité. Protony se nacházejí ve středu atomů, což jim brání v pohybu z jednoho objektu na druhý. Elektrony se naopak nacházejí na povrchu atomů, což jim umožňuje pohyb z jednoho objektu na druhý. Objekty se elektricky nabíjejí buď uvolňováním elektronů, nebo jejich získáváním. Pokud objekt získává elektrony, má přebytek elektronů (nedostatek protonů), což má za následek záporný náboj. Pokud objekt uvolňuje elektrony, má přebytek elektronů (přebytek protonů), což má za následek kladný náboj.
Na základě výše uvedené otázky se tedy říká, že objekt má kladný náboj, pokud uvolňuje elektrony.
Správná odpověď je D.

Elektrická síla

4. Dva elektrické náboje Q₁ a Q₂ je ve vzdálenosti R má odpudivou sílu 100 N. Pokud se vzdálenost mezi dvěma náboji zmenší na 1/3 R, pak se odpudivá síla elektrických nábojů stane….
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Diskuse
Je známo, že:
Elektrický náboj 1 = Q₁
Elektrický náboj 2 = Q₂
Vzdálenost mezi dvěma náboji = R
Odpudivá síla mezi dvěma náboji (F) = 100 Newtonů
Odpudivá síla znamená, že oba elektrické náboje jsou stejného typu, oba kladné nebo oba záporné.
Otázka: Pokud se vzdálenost mezi dvěma náboji zmenší na 1/3 R, pak se odpudivá síla elektrického náboje stane...
Odpověď:
Coulombův vzorec:
F = k Q₁ Q₂ / R.₂
Předpokládejme, že R = 1, pak hodnota Q₁.Q₂ lze vypočítat:

Pokud se vzdálenost mezi dvěma náboji zmenší na 1/3 R, pak se odpudivá síla elektrického náboje (F) stane:

Správná odpověď je D.

5. Bodový náboj Q₁ = +4e a bodový náboj Q₂ = -3e jsou drženy ve vzdálenosti 0,3 m od sebe, jak je znázorněno na obrázku níže. Takže elektrická síla působící na náboj Q₂ je nula, bodový náboj Q₃ = +16e by mělo být umístěno do….
A. 0,3 m vlevo od Q₁
B. 0,6 m vpravo od Q₁
C. 0,6 m vpravo od Q₂
D. 0,9 m vlevo od Q₂
Diskuse
Je známo, že:
Náboj elektronu (-e) nebo protonu (+e) = 1,60 x 10^-19 Coulomb
Bodový náboj Q₁ = +4e
Bodový náboj Q₂ = -3e
Bodový náboj Q₃ = +16e
Vzdálenost mezi bodovými náboji Q₁ a bodový náboj Q₂ = 0,3 metrů
Otázka: Aby elektrická síla působící na náboj Q₂ je nula, bodový náboj Q₃ = +16e by mělo být umístěno do….
Odpověď:
Elektrická síla mezi náboji Q₁ a náboj Q₂ :

Nabíjení Q₁ kladný a náboj Q₂ záporný, takže směr elektrické síly F₁₂ doleva (směrem k náboji Q)₁).

Takže výsledná elektrická síla působící na náboj Q₂ je nula, pak velikost elektrické síly mezi náboji Q₂ a náboj Q₃ (F₃₂) = velikost elektrické síly mezi náboji Q₁ a náboj Q₂ (F₁₂) a směr F₃₂ musí být opačný směr než směr F₁₂Směr F₁₂ doleva, odtud směr F₃₂ musí jít doprava. Nezapomeňte na Q₃ je kladné a Q₂ je záporný náboj, takže směr F₃₂ doprava pak náboj Q₃ musí být umístěn napravo od Q₂

Vzdálenost mezi náboji Q₂ a náboj Q₃ vypočteno pomocí Coulombova vzorce:

Správná odpověď je C.

Zdroj otázky:

Otázky OSN z fyziky pro druhý stupeň základní školy