10 Beispiele für das Coulomb-Gesetz
1. Zwei Ladungen sind wie in der Abbildung unten dargestellt angeordnet. Die Ladung bei A beträgt +8 Mikro-Coulomb und die Ladung bei B beträgt -5 Mikro-Coulomb. Coulomb-Kraft Die Wirkung auf beide Ladungen ist... (k = 9 x 109 Nm2C-2, 1 Mikro-Coulomb = 10-6 C)
Diskussion
Ist bekannt :
Gefragt Die Stärke der elektrischen Kraft, die auf beide Ladungen wirkt
Jawab :
Formel Coulombsches Gesetz :
Groß elektrische Kraft die auf beide Lasten wirkt:
2. Zwei elektrische Ladungen – P = +10 µC und Q = +20 µC – sind wie in der Abbildung dargestellt voneinander getrennt. Die Stärke der auf beide Ladungen wirkenden Coulomb-Kraft beträgt…
Diskussion
Ist bekannt :
Gefragt Die Stärke der Coulomb-Kraft, die auf beide Ladungen wirkt.
Jawab :
Die Stärke der Coulomb-Kraft bzw. der elektrischen Kraft, die auf beide Ladungen wirkt, beträgt 125 Newton.
3. Drei elektrische Ladungen sind wie in der Abbildung dargestellt getrennt angeordnet! Ladung A = -5 µC, Ladung B = +10 µC und Ladung C = -12 µC. Betrag und Richtung der elektrischen Kraft auf Ladung B sind…
Diskussion
Ist bekannt :
Gefragt Betrag und Richtung der elektrischen Kraft auf die Ladung B
Jawab :
Die elektrische Kraft auf die Ladung B ist die Resultierende der elektrischen Kraft zwischen den Ladungen A und B und der elektrischen Kraft zwischen den Ladungen B und C.
Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen A und B :
Ladung A ist negativ und Ladung B ist positiv, daher ist die Richtung der Coulomb-Kraft zu Ladung A hin und von Ladung B weg (nach links).
Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen B und C :
Ladung B ist positiv und Ladung C ist negativ, daher ist die Richtung der Coulomb-Kraft zur Ladung C hin und von der Ladung B weg (nach rechts).
Resultierende elektrische Kraft auf die Ladung B :
Richtung FAB nach links und Richtung FBC Nach rechts.
FB = FAB - FBC = 675 N – 125 N = 550 Newton.
Die Richtung der resultierenden elektrischen Kraft auf die Ladung B (FB) = Richtung der elektrischen Kraft FAB, nämlich in Richtung Ladung C (nach rechts).
4. Elektrische Ladung +Q1 = 10 Mikro-Coulomb, +Q2 = 50 Mikro-Coulomb und Q3 Die Ladungen sind wie im Bild gezeigt getrennt. Dadurch wirkt die elektrische Kraft auf die Ladung Q.2 = Null dann die Ladung Q3 Ist…
Diskussion
Ist bekannt :
Ladung 1 (q1) = +10 μC = +10 x 10-6 Coulomb
Ladung 2 (q2) = +50 μC = +50 x 10-6 Coulomb
Der Abstand zwischen den Ladungen 1 und 2 (r12) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10-2 m
Der Abstand zwischen den Ladungen 2 und 3 (r23) = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10-2 m
Die resultierende elektrische Kraft auf Ladung 2 (F2) = 0
Gefragt : Ladung 3 (q3)
Jawab :
Die elektrische Kraft auf Ladung 2 ist die Resultierende der elektrischen Kraft zwischen den Ladungen 1 und 2 mit der elektrischen Kraft zwischen den Ladungen 2 und 3.
Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen 1 und 2 :
Ladung 1 ist positiv und Ladung 2 ist positiv, daher ist die Richtung F.12 befindet sich in Richtung Ladung 3 (nach rechts).
Die elektrische Kraft zwischen den Ladungen 2 und 3 :
Ladung 2 ist positiv und Ladung 3 ist positiv, daher ist die Richtung F.23 ist in Richtung Ladung 1 (nach links).
Resultierende elektrische Kraft auf Ladung 2 = 0 :
Richtung F12 nach rechts und Richtung F23 Nach links.
5. Im Bild an der Seite beträgt die Abstoßungskraft zwischen den beiden Ladungen 144 N, daher beträgt der Abstand zwischen den beiden Ladungen… (1 μC = 10-6 C und k = 9.109 nm2.C-2)
A. 4 cm
B. 5 cm
Ca. 8 cm
D. 10 cm
E. 12 cm
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Elektrische Kraft (F12) = 144 N
Ladung 1 (q1) = 10 μC = 10 x 10-6 C
Ladung 2 (q2) = 4 μC = 4 x 10-6 C
Coulomb-Konstante (k) = 9 x 109 nm2.C-2
C = Coulomb, N = Newton, m = Meter
Gefragt: Der Abstand zwischen den beiden Ladungen (r)
Antwort:
Formel des Coulombschen Gesetzes:
Beschreibung: F = elektrische Kraft, k = kCoulomb-Konstante, q = elektrische Ladung, r = Abstand zwischen den beiden elektrischen Ladungen.
Der Abstand zwischen den beiden Ladungen (r) beträgt 5 x 10-2 Meter = 5 x 10-2 x 102 Zentimeter = 5 Zentimeter.
Die richtige Antwort ist B.
6. In der folgenden Abbildung sind zwei elektrische Ladungen dargestellt. Wenn die auf beide Ladungen wirkende Coulomb-Kraft 3,6 N beträgt, dann ist der Abstand zwischen den beiden Ladungen … (1 μC = 10-6 C und k = 9.109 nm2.C-2)
A. 30,0 cm
B. 27,0 cm
Ca. 9,0 cm
D. 3,0 cm
E. 0,3 cm
E. 12 cm
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Elektrische Kraft (F12) = 3,6 N
Ladung 1 (q1) = 9 μC = 9 x 10-6 C
Ladung 2 (q2) = 4 μC = 4 x 10-6 C
Coulomb-Konstante (k) = 9 x 109 nm2.C-2
C = Coulomb, N = Newton, m = Meter
Gefragt: Der Abstand zwischen den beiden Ladungen (r)
Antwort:
Formel des Coulombschen Gesetzes:
Beschreibung: F = elektrische Kraft, k = kCoulomb-Konstante, q = elektrische Ladung, r = Abstand zwischen den beiden elektrischen Ladungen.
Der Abstand zwischen den beiden Ladungen (r) beträgt 0,3 Meter = 0,3 x 100 Zentimeter = 30 Zentimeter.
Die richtige Antwort ist A.
7. Drei Punktladungen befinden sich an den Ecken eines Dreiecks, wie in der Abbildung dargestellt. Die Stärke der Coulomb-Kraft im Punkt A beträgt… (k = 9.10)9 nm2.C-2; 1 μ = 10-6)
A. 10 N
B. 60 N
C. 90 N
D. 90√2 N
E. 100√2 N
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Ladung A (qA) = -2 μC = -2 x 10-6 C
Ladung B (qB) = 8 μC = 8 x 10-6 C
Ladung C (qC) = 4,5 μC = 4,5 x 10-6 C
Coulomb-Konstante (k) = 9 x 109 nm2.C-2
Der Abstand zwischen den Ladungen A und B (rAB) = 4 cm = 4 x 10-2 Meter
Der Abstand zwischen den Ladungen A und C (rAC) = 3 cm = 3 x 10-2 Meter
C = Coulomb, N = Newton, m = Meter
Gefragt: Elektrische Kraft im Punkt A
Antwort:
Formel des Coulombschen Gesetzes:
Beschreibung: F = elektrische Kraft, k = kCoulomb-Konstante, q = elektrische Ladung, r = Abstand zwischen den beiden elektrischen Ladungen.
Elektrische Kraft im Punkt A:
FAB und FAC bildet einen rechten Winkel, sodass die resultierende Kraft mit der Formel berechnet wird Pythagoras.
Die richtige Antwort ist D.
8. Zwei Objekte mit einer elektrischen Ladung Q1 und Q2 In einem Abstand von r cm erzeugt sie eine abstoßende Kraft von 10 N. Dann die Ladung Q1 verschoben, sodass die entstehende Kraft 40 N beträgt. Die Konstante k = 9 x 109 nm2.C-2dann die Ladung Q1 muss bewegt werden von…
A. 1/2 r von Q entfernt2
B. 1/2 r nähert sich Q2
C. 1 r bewegt sich von Q weg.2
D. 2 r nähert sich Q2
E. 2 r bewegt sich von Q weg.2
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Distanz Q1 und Q2 = r cm
Abstoßende Kraft (F) = 10 N
Wenn die Ladung Q1 verschobene, abstoßende Kraft (F) = 40 N
Konstante (k) = 9 x 109 nm2.C-2
Gefragt: Ladung Q1 muss bewegt werden von…
Antwort:
Formel für die elektrische Kraft:
F = k Q1 Q2 / r2
Der Abstand (r) ist umgekehrt proportional zur Kraft (F). Das bedeutet, je größer die Kraft, desto kleiner ist der Abstand zwischen den Ladungen. Die Ladung Q1 muss verschoben werden Ansatz Ladung Q2.
Die richtige Antwort ist B.
9. Elektrische Ladung +q3 = 20 μC, +q2 = 10 μC und q1 Die Ladungen sind wie im Bild gezeigt getrennt. Dadurch wirkt die Coulomb-Kraft auf die Ladung q.2 Wenn die Ladung q gleich Null ist, dann ist sie gleich Null.1 Ist …
A. +2 μC
B. –2 μC
C. +5 μC
D. –5 μC
E. +8 μC
Diskussion:
Ist bekannt :
+q3 = 20 μC
+q2 = 10 μC
Gefragt :
q1 =?
Jawab :
Bei Ladung q2 Arbeitskräfte F23 und F21, wobei F23 nach links gerichtet. Sodass die resultierende Kraft, die auf q wirkt,2 gleich Null, dann q1 muss positiv sein, damit die Kraft F21 nach rechts.
Ladung q1 = +5 μC.
Die richtige Antwort ist C.
10. Drei elektrische Ladungen +q1= 5 μC, +q2 = 10 μC und +q3 Eine Ladung von 10 μC liegt in einer Linie vor. Wenn a = 10 cm ist, dann sind Betrag und Richtung der elektrischen Kraft, die auf die Ladung q wirkt, gegeben durch …2 ist… (k = 9 x 109 Nm2C-2)
A. 7,5 N in Richtung q1
B. 11,25 N in Richtung q2
C. 15 N in Richtung q1
D. 22,5 N in Richtung q1
E. 78,75 N Richtung q1
Diskussion:
Ist bekannt :
q1= 5 μC, q2 = 10 μC und q3 = 10 μC
a = 0,1 m
Gefragt :
Betrag und Richtung der resultierenden Coulomb-Kraft auf q2 ?
Jawab :
Auf q wirken zwei Coulomb-Kräfte.2, nämlich F21 und F23, wobei die Richtungen dieser beiden Kräfte entgegengesetzt sind. q1 positiv und q2 positiv, so dass die Kraft F21 Richtung rechts (Richtung q)3). Q2 positiv und q3 positiv, so dass die Kraft F23 Richtung links (Richtung q)1).
Die Größe der resultierenden elektrischen Kraft beträgt 90 N – 11,25 N = 78,75 N.
Die Richtung der resultierenden Kraft ist dieselbe wie die Richtung der Kraft F.23, in Richtung q1.
Die richtige Antwort ist E.
