Beispielfragen zur Coulomb-Kraft

9 Beispiele für Aufgaben zur Coulomb-Kraft

1. Drei Ladungen sind wie im Bild unten angeordnet. Die auf die Ladung B wirkende Coulomb-Kraft beträgt … (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10¹ N zu C Ladung

B. 09 x 10¹ N bis muatan A

C. 18 x 10¹ N zu C Ladung

D. 18 x 10¹ N lädt A

E. 36 x 10¹ N zu C Ladung

Diskussion

Ist bekannt :

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^-5 Coulomb

r_AB = 0,1 Meter = 10^-1 Meter

r_BC = 0,1 Meter = 10^-1 Meter

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Gefragt Die auf die Ladung B wirkende Coulomb-Kraft

Jawab :

Terdapat Dua Coulomb-Kraft oder die elektrische Kraft, die auf die Ladung B wirkt, nämlich die Coulomb-Kraft zwischen den Ladungen A und B (F)._ABsowie die Coulomb-Kraft zwischen den Ladungen B und C (F )._BCDie auf die Ladung B wirkende Coulomb-Kraft ist die resultierende Kraft von F_AB und F_BC.

Coulomb-Kraft zwischen den Ladungen A und B:

Ladung A hat ein positives Vorzeichen und Ladung B hat ein positives Vorzeichen, also F_AB in Richtung Ladung C.

Coulomb-Kraft zwischen den Ladungen B und C:

Ladung B ist positiv und Ladung C ist positiv, so dass F_BC in Bezug auf Anklagepunkt A.

Auf die Ladung B wirkt die Coulomb-Kraft:

F_B = F_BC - F_AB = 180-90 = 90 N

Die Stärke der Coulomb-Kraft, die auf die Ladung B (F) wirkt_BDie Kraft beträgt 90 Newton. Die Richtung von F_B gleich Richtung F_BC nämlich in Bezug auf Anklagepunkt A.

Die richtige Antwort ist B.

2. BDie Stärke und Richtung der Coulomb-Kraft auf die Ladung B ist... (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 2,5 kQ² r^-2 Nach links

B. 2,5 kQ² r^-2 Nach rechts

C. 2 k Q² r^-2 Nach links

D. 2 k Q² r^-2 Nach rechts

E. 1 k Q² r^-2 Nach links

Diskussion

Ist bekannt :

Ladung A (q_A) = +Q

Ladung B (q_B) = -2Q

Ladung C (q_C) = -Q

Der Abstand zwischen den Ladungen A und B (r_AB) = r

Der Abstand zwischen den Ladungen B und C (r_BC) = 2r

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Gefragt : die Stärke und Richtung der Coulomb-Kraft auf die Ladung B

Jawab :

Coulomb-Kraft zwischen Ladung A und Ladung B:

Ladung A ist positiv und Ladung B negativ, daher ist die Richtung F._AB in Bezug auf die Gebühr A

Coulomb-Kraft zwischen Ladung B und Ladung C:

Ladung B ist negativ und Ladung C ist negativ, daher ist die Richtung von F_BC in Bezug auf die Gebühr A

Die resultierende Kraft, die auf Ladung B wirkt:

F = F_AB + F_BC = 2 k Q²/r² + 0,5 kQ²/r² = 2,5 k Q²/r² = 2,5 k Q² r^-2

Die Richtung der Coulomb-Kraft ist zur Ladung A hin bzw. nach links.

Die richtige Antwort ist A.

3. Zwei elektrische Ladungen sind wie in der Abbildung gezeigt voneinander entfernt. Die Ladung an Punkt A beträgt 8 µC, und die auf beide Ladungen wirkende Anziehungskraft beträgt 45 N. Wenn Ladung A um 1 cm nach rechts verschoben wird und k = 9.10⁹ Nm².C^-2Die Anziehungskraft, die auf die beiden Ladungen wirkt, beträgt dann...

A. 45 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

E. 120 N

Diskussion

Ist bekannt :

Die elektrische Ladung bei A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb

Die elektrische Kraft zwischen den beiden Ladungen (F) beträgt 45 Newton.

Der Abstand zwischen den beiden Ladungen (r_AB) = 4 cm = 0,04 Meter = 4 x 10^-2 Meter

Konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

Gefragt Die elektrische Kraft zwischen den beiden Ladungen, wenn Ladung A um 1 cm oder 0,01 Meter nach rechts verschoben wird.

Jawab :

Berechnen Sie zuerst die elektrische Ladung bei B, dann berechnen Sie die elektrische Kraft zwischen den beiden elektrischen Ladungen, wenn die elektrische Ladung bei A um 1 cm nach rechts verschoben wird.

Elektrische Ladung bei B :

Formel Coulombsches Gesetz :

F = k (q_A)(Q_B) / R²

F r² = k (q_A)(Q_B)

q_B = Fr² / k (q_A)

Elektrische Ladung bei B :

q_B = (45)(4 x 10^-2)² / (9 x 10⁹)(8 x 10^-6)

q_B = (45)(16 x 10^-4) / 72 x 10³

q_B = (720 x 10^-4) / (72 x 10³)

q_B = 10 x 10^-7 Coulomb

Die elektrische Kraft zwischen den elektrischen Ladungen A und B :

Wird die Ladung bei A um 1 cm nach rechts verschoben, beträgt der Abstand zwischen den beiden Ladungen 3 cm = 0,03 Meter = 3 × 10⁻⁵.^-2 Meter

F = k (q_A)(Q_B) / R²

F = (9 x 10⁹)(8 x 10^-6)(10 x 10^-7) / (3 x 10^-2)²

F = (9 x 10⁹)(80 x 10^-13) / (9 x 10^-4)

F = (1 x 10⁹)(80 x 10^-13) / (1 x 10^-4)

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

F = 80 Newton

Die richtige Antwort ist C.

4. Zwei elektrische Ladungen P und Q, die 10 cm voneinander entfernt sind, erfahren eine Anziehungskraft von 8 N. Wenn die Ladung Q um 5 cm in Richtung der Ladung P verschoben wird (1 µC = 10²²), …^-6 C und k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2), dann ist die auftretende elektrische Kraft...

A. 8 N

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

E. 56 N

Diskussion

Ist bekannt :

Der Abstand zwischen den Ladungen P und Q (r_PQ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10^-1 m

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen P und Q (F) beträgt 8 N.

Elektrische Ladung Q (q_Q) = 40 µC = 40 x 10^-6 C

Konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

Gefragt Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen P und Q, wenn die Ladung Q um 5 cm in Richtung der Ladung P verschoben wird.

Jawab :

Berechnen Sie zuerst die elektrische Ladung P, danach die elektrische Kraft zwischen den beiden elektrischen Ladungen, wenn die elektrische Ladung Q um 5 cm in Richtung der Ladung P verschoben wird.

Elektrische Ladung P :

q_P = Fr² / k (q_Q)

q_P = (8)(1 x 10^-1)² / (9 x 10⁹)(40 x 10^-6)

q_P = (8)(1 x 10^-2) / 360 x 10³

q_P = (8 x 10^-2) / (36 x 10⁴)

q_P = (1 x 10^-2) / (4,5 x 10⁴)

q_P = (1/4,5) x 10^-6 Coulomb

Die elektrische Kraft zwischen den elektrischen Ladungen P und Q :

Wird die Ladung bei Q um 5 cm nach links verschoben, beträgt der Abstand zwischen den beiden Ladungen 5 cm = 0,05 Meter = 5 × 10⁻⁵.^-2 Meter

F = k (q_P)(Q_Q) / R²

F = (9 x 10⁹)( (1/4,5) x 10^-6)(40 x 10^-6) / (5 x 10^-2)²

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

F = (80 x 10^-3) / (25 x 10^-4)

F = 3,2 x 10¹

F = 32 Newton

Die richtige Antwort ist C.

5. Betrachten Sie die folgende Abbildung einer elektrischen Ladung. Die elektrische Kraft, die auf die Ladung q wirkt._B ist 8 N (1 µC = 10^-6 C) und (k = 9.10⁹ nm².C^-2Wenn die Ladung q_B Bei einer Verschiebung um 4 cm von A beträgt die wirkende elektrische Kraft q._B Jetzt ist…

A. 2 N

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

E. 10 N

Diskussion

Ist bekannt :

Der Abstand zwischen den Ladungen A und B (r_AB) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10^-2 m

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen A und B (F) beträgt 8 N.

Elektrische Ladung A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 C

Konstante (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

Gefragt Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen A und B, wenn der Abstand zwischen den beiden Ladungen 4 cm beträgt.

Jawab :

Berechnen Sie zunächst die elektrische Ladung B. Anschließend berechnen Sie die elektrische Kraft zwischen den beiden Ladungen, wenn der Abstand zwischen den beiden Ladungen 4 cm = 0,04 Meter = 4 × 10² beträgt.^-2 Meter.

Elektrische Ladung B :

q_B = Fr² / k (q_A)

q_B = (8)(2 x 10^-2)² / (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)

q_B = (8)(4 x 10^-4) / (18 x 10³)

q_B = (32 x 10^-4) / (18 x 10³)

q_B = (32/18) x 10^-7

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

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen A und B :

F = k (q_A)(Q_B) / R²

F = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)( (16/9) x 10^-7) / (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 richtige Antwort ist A.

6. Drei elektrische Ladungen befinden sich an den Eckpunkten des Dreiecks ABC, Seitenlänge AB = BC = 20 cm, und die Größe der Ladung ist dieselbe (q = 2µC) wie in der Abbildung auf der Seite (k = 9.10).⁹ nm².C^-2, 1 µ = 10^-6Die Stärke der auf Punkt B wirkenden elektrischen Kraft beträgt….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

E. 0,4 N

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Die Ladung am Punkt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Die Ladung am Punkt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Die Ladung am Punkt C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Abstand von B nach C (r)_BC) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x 10^-1 Meter

Abstand von B nach A (r)_BA) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x 10^-1 Meter

k = 9.10⁹ nm².C^-2

Gefragt: Die Stärke der elektrischen Kraft, die am Punkt B wirkt

Antwort:

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung an den Punkten B und C ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BC nach links, weg von Punkt C.

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung an den Punkten B und A ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BA nach unten, weg von Punkt A.

Die beiden elektrischen Kräfte bilden einen rechten Winkel. Daher berechnet man die resultierende elektrische Kraft, die am Punkt B wirkt, mithilfe des Satzes des Pythagoras.

Die richtige Antwort ist B.

7. Schau dir das folgende Bild an!

Drei Anklagepunkte Q₁, Q₂und Q₃ liegt an der Spitze des rechtwinkligen Dreiecks ABC. Die Länge von AB = BC = 30 cm. Es ist bekannt, dass k = 9.10.⁹ nm².C^-2 und 1 µ = 10^-6 dann die resultierende Coulomb-Kraft auf die Ladung Q₁ Ist….

A. 1 N

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

E. 12 N

Diskussion

Es ist bekannt, dass:

Die Ladung am Punkt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb

Die Ladung am Punkt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb

Die Ladung am Punkt C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb

Abstand von B nach C (r)_BC) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x 10^-1 Meter

Abstand von B nach A (r)_BA) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x 10^-1 Meter

k = 9.10⁹ nm².C^-2

Gefragt: Resultierende Coulomb-Kraft im Punkt B

Antwort:

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung im Punkt B ist negativ und die elektrische Ladung im Punkt C ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BC nach rechts in Richtung Punkt C.

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung im Punkt B ist negativ und die elektrische Ladung im Punkt A ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BA bis in Richtung Punkt A.

Die beiden elektrischen Kräfte bilden einen rechten Winkel. Daher berechnet man die resultierende elektrische Kraft, die am Punkt B wirkt, mithilfe des Satzes des Pythagoras.

Die richtige Antwort ist B.

8. Drei elektrische Ladungen befinden sich an den Eckpunkten eines Dreiecks ABC mit der Seitenlänge AB = BC = 20 cm und der gleichen Ladungsgröße (q = 2µC) wie in der Abbildung an der Seite (k = 9.10).⁹ nm².C^-2, 1 µ = 10^-6Die Stärke der elektrischen Kraft Die Arbeit an Punkt B ist….

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

Diskussion

Es ist bekannt, dass:
Die Ladung am Punkt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Die Ladung am Punkt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Die Ladung am Punkt C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Abstand von B nach C (r)_BC) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x 10^-1 Meter
Abstand von B nach A (r)_BA) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x 10^-1 Meter
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Gefragt: Die Stärke der elektrischen Kraft, die am Punkt B wirkt
Antwort:

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung an den Punkten B und C ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BC nach links, weg von Punkt C.

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung an den Punkten B und A ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BA nach unten, weg von Punkt A.

Die beiden elektrischen Kräfte bilden einen rechten Winkel. Daher berechnet man die resultierende elektrische Kraft, die am Punkt B wirkt, mithilfe des Satzes des Pythagoras.
Die richtige Antwort ist B.

9. Schau dir das folgende Bild an!
Drei Anklagepunkte Q₁, Q₂und Q₃ befindet sich an der Spitze des rechtwinkligen Dreiecks ABC. Die Länge von AB = BC = 30 cm. Es ist bekannt, dass k = 9.10⁹ nm².C^-2 und 1 µ = 10^-6 dann die resultierende Coulomb-Kraft auf die Ladung Q₁ Ist….

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

Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Die Ladung am Punkt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Die Ladung am Punkt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Die Ladung am Punkt C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Abstand von B nach C (r)_BC) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x 10^-1 Meter
Abstand von B nach A (r)_BA) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x 10^-1 Meter
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Gefragt: Resultierende Coulomb-Kraft im Punkt B
Antwort:
Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung im Punkt B ist negativ und die elektrische Ladung im Punkt C ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BC nach rechts in Richtung Punkt C.

Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen an den Punkten B und 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 elektrische Ladung im Punkt B ist negativ und die elektrische Ladung im Punkt A ist positiv, daher ist die Richtung der elektrischen Kraft F_BA bis in Richtung Punkt A.
 
Die beiden elektrischen Kräfte bilden einen rechten Winkel. Daher berechnet man die resultierende elektrische Kraft, die am Punkt B wirkt, mithilfe des Satzes des Pythagoras.
Die richtige Antwort ist B.

Fragequelle:

Physikfragen für die nationale Prüfung an weiterführenden Schulen/Berufsschulen