Παράδειγμα Ερωτήσεων για τον Νόμο του Κουλόμπ

10 Παραδείγματα του Νόμου του Κουλόμπ

1. Δύο φορτία είναι διατεταγμένα όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το φορτίο στο Α είναι +8 μικροΚουλόμπ και το φορτίο στο Β είναι -5 μικροΚουλόμπ. Το μέγεθος της δύναμης Κουλόμπ που ασκείται και στα δύο φορτία είναι… (k = 9 x 109 ^Nm 2 ^C −2 ^, 1 μικροΚουλόμπ = 10 ⁻⁶ C)

Συζήτηση
Είναι γνωστό :

Ερωτηθείς : Το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης που ασκείται και στα δύο φορτία
Jawab :

Ο τύπος του νόμου του Κουλόμπ :

Το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης που ασκείται στα δύο φορτία:

2. Το ηλεκτρικό φορτίο P = +10 μικροΚουλόμπ και το ηλεκτρικό φορτίο Q = +20 μικροΚουλόμπ διαχωρίζονται όπως φαίνεται στο σχήμα. Το μέγεθος της δύναμης Κουλόμπ που ασκείται και στα δύο φορτία είναι…

Συζήτηση
Είναι γνωστό :

Ερωτηθείς : Το μέγεθος της δύναμης Coulomb που ασκείται και στα δύο φορτία
Jawab :

Το μέγεθος της δύναμης Coulomb ή ηλεκτρικής δύναμης που ασκείται και στα δύο φορτία είναι 125 Newton.

3. Τρία ηλεκτρικά φορτία τοποθετούνται ξεχωριστά όπως φαίνεται στην εικόνα! Φόρτιση A = -5 μικροΚουλόμπ, φορτίο B = +10 μικροΚουλόμπ και φορτίο C = -12 μικροΚουλόμπ. Το μέγεθος και η κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης στο φορτίο B είναι…

Συζήτηση
Είναι γνωστό :

Ερωτηθείς : Το μέγεθος και η κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης στο φορτίο Β
Jawab :
Η ηλεκτρική δύναμη στο φορτίο Β είναι το αποτέλεσμα της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των φορτίων Α και Β και της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των φορτίων Β και C.
Η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των φορτίων Α και Β :

Το φορτίο Α είναι αρνητικό και το φορτίο Β είναι θετικό, επομένως η κατεύθυνση της δύναμης Coulomb είναι προς το φορτίο Α και μακριά από το φορτίο Β (προς τα αριστερά).
Η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των φορτίων B και C :

Το φορτίο Β είναι θετικό και το φορτίο C είναι αρνητικό, επομένως η κατεύθυνση της δύναμης Coulomb είναι προς το φορτίο C και μακριά από το φορτίο Β (προς τα δεξιά).
Συνιστώμενη ηλεκτρική δύναμη στο φορτίο Β :
Κατεύθυνση ΣΤ_AB προς τα αριστερά και κατεύθυνση F_BC στα δεξιά.
F_B = ΣΤ_AB - ΣΤ_BC = 675 N – 125 N = 550 Νιούτον.
Η κατεύθυνση της συνισταμένης ηλεκτρικής δύναμης στο φορτίο Β (F_B) = κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης F_AB, δηλαδή προς το φορτίο C (προς τα δεξιά).

4. Τα ηλεκτρικά φορτία +Q1 ₌ 10 μικροΚουλόμπ, +Q2 ₌ 50 μικροΚουλόμπ και Q3 _{διαχωρίζονται} όπως φαίνεται στο σχήμα. Έτσι ώστε η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται στο φορτίο Q2 ₌ μηδέν, τότε το φορτίο Q3 _είναι …

Συζήτηση
Είναι γνωστό :
Χρέωση 1 (q₁) = +10 μC = +10 x 10^-6 Κουλόμβ
Χρέωση 2 (q₂) = +50 μC = +50 x 10^-6 Κουλόμβ
Η απόσταση μεταξύ των φορτίων 1 και 2 (r₁₂) = 2 εκ. = 0,02 μ. = 2 x 10^-2 m
Η απόσταση μεταξύ των φορτίων 2 και 3 (r₂₃) = 6 εκ. = 0,06 μ. = 6 x 10^-2 m
Η προκύπτουσα ηλεκτρική δύναμη στο φορτίο 2 (F₂) = 0
Ερωτηθείς : χρέωση 3 (q₃)
Jawab :
Η ηλεκτρική δύναμη στο φορτίο 2 είναι το αποτέλεσμα της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των φορτίων 1 και 2 και της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των φορτίων 2 και 3.
Η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των φορτίων 1 και 2 :

Το φορτίο 1 είναι θετικό και το φορτίο 2 είναι θετικό, επομένως η κατεύθυνση είναι F.₁₂ είναι προς τη χρέωση 3 (προς τα δεξιά).
Η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των φορτίων 2 και 3 :

Το φορτίο 2 είναι θετικό και το φορτίο 3 είναι θετικό, επομένως η κατεύθυνση είναι F.₂₃ είναι προς το φορτίο 1 (προς τα αριστερά).
Συνιστώμενη ηλεκτρική δύναμη στο φορτίο 2 = 0 :
Κατεύθυνση ΣΤ₁₂ προς τα δεξιά και κατεύθυνση F₂₃ στα αριστερά.

5. Στην εικόνα στο πλάι, η απωστική δύναμη που ασκείται στα δύο φορτία είναι 144 N, επομένως η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων είναι… (1 μC = 10-6 ^C και k = ^9.10-9 Nm ² .C ^-2 )

Α. 4 εκ.

Β. 5 εκ.

Γ. 8 εκ.

Δ. 10 εκ

Ε. 12 εκ.

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Ηλεκτρική δύναμη (F12 ₎ = 144 N

Φορτίο 1 (q1 ₎ = 10 μC = 10 x ^10-6 C

Φορτίο 2 (q2 ₎ = 4 μC = 4 x ^10-6 C

^{Σταθερά} Κουλόμπ (k) = 9 x ¹⁰⁹ Nm2.C ^-2

C = Κουλόμπ, N = Νιούτον, m = μέτρο

Ερώτηση: Η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων (r)

Απάντηση:

Ο τύπος του νόμου του Κουλόμπ:

Περιγραφή: F = ηλεκτρική δύναμη, k = σταθερά Coulomb, q = ηλεκτρικό φορτίο, r = απόσταση μεταξύ των δύο ηλεκτρικών φορτίων.

Η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων (r) = 5 x 10 ^-2 μέτρα = 5 x 10 ^-2 x 10 ² εκατοστά = 5 εκατοστά.

Η σωστή απάντηση είναι η Β.

6. Δύο ηλεκτρικά φορτία είναι όπως φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Εάν η δύναμη Coulomb που ασκείται και στα δύο φορτία είναι 3,6 N, τότε η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων είναι… (1 μC = 10-6 ^C και k = ^9.10-9 Nm ² .C ^-2 )

Α. 30,0 εκ.

Β. 27,0 εκ.

Γ. 9,0 εκ.

Δ. 3,0 εκ

Ε. 0,3 εκ.

Ε. 12 εκ.

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Ηλεκτρική δύναμη (F12 ₎ = 3,6 N

Φορτίο 1 (q1 ₎ = 9 μC = 9 x ^10-6 C

Φορτίο 2 (q2 ₎ = 4 μC = 4 x ^10-6 C

^{Σταθερά} Κουλόμπ (k) = 9 x ¹⁰⁹ Nm2.C ^-2

C = Κουλόμπ, N = Νιούτον, m = μέτρο

Ερώτηση: Η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων (r)

Απάντηση:

Ο τύπος του νόμου του Κουλόμπ:

Περιγραφή: F = ηλεκτρική δύναμη, k = σταθερά Coulomb, q = ηλεκτρικό φορτίο, r = απόσταση μεταξύ των δύο ηλεκτρικών φορτίων.

Η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων (r) = 0,3 μέτρα = 0,3 x 100 εκατοστά = 30 εκατοστά.

Η σωστή απάντηση είναι το Α.

7. Τρισημειακά φορτία βρίσκονται στις γωνίες ενός τριγώνου, όπως φαίνεται στο σχήμα. Το μέγεθος της δύναμης Coulomb στο σημείο A είναι… (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ; 1 μ = 10 ^-6 )

Α. 10 Β

Β. 60 Ν

Γ. 90 Ν

Δ. 90 √2 Β

Ε. 100 √2 Β

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Φορτίο A (q _A ) = -2 μC = -2 x 10 ^-6 C

Φορτίο Β (qB ₎ = 8 μC = 8 x ^10-6 C

Φορτίο C (qC ₎ = 4,5 μC = 4,5 x ^10-6 C

^{Σταθερά} Κουλόμπ (k) = 9 x ¹⁰⁹ Nm2.C ^-2

Η απόσταση μεταξύ των φορτίων A και B (rAB ₎ = 4 cm = 4 x 10 ^-2 μέτρα

Η απόσταση μεταξύ των φορτίων A και C (r _AC ) = 3 cm = 3 x 10 ^-2 μέτρα

C = Κουλόμπ, N = Νιούτον, m = μέτρο

Ερώτηση: Ηλεκτρική δύναμη στο σημείο Α

Απάντηση:

Ο τύπος του νόμου του Κουλόμπ:

Περιγραφή: F = ηλεκτρική δύναμη, k = σταθερά Coulomb, q = ηλεκτρικό φορτίο, r = απόσταση μεταξύ των δύο ηλεκτρικών φορτίων.

Ηλεκτρική δύναμη στο σημείο Α:

Τα F _AB και F _AC σχηματίζουν ορθή γωνία, επομένως η συνισταμένη δύναμη υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον Πυθαγόρειο τύπο.

Η σωστή απάντηση είναι το Δ.

8. Δύο αντικείμενα με ηλεκτρικό φορτίο Q₁ και Q₂ σε απόσταση r cm, δημιουργεί μια απωστική δύναμη 10 N. Τότε το φορτίο Q₁ μετατοπίζεται έτσι ώστε η δύναμη που προκύπτει να γίνει 40 N. Η σταθερά k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2, τότε το φορτίο Q₁ πρέπει να μετακινηθεί από…

Α. 1/2 r μακριά από το Q ₂

Β. Το 1/2 r προσεγγίζει το Q ₂

Γ. Το 1 r απομακρύνεται από το Q ₂

Δ. 2 r πλησιάζει το Q ₂

E. 2 r απομακρύνεται από το Q ₂

Συζήτηση

Είναι γνωστό ότι:

Απόσταση μεταξύ Q1 _και Q2 ₌ r cm

Απωστική δύναμη (F) = 10 N

Αν το φορτίο Q ₁ μετατοπιστεί, η απωστική δύναμη (F) = 40 N

Σταθερά ( ^k ) = 9 x ¹⁰⁹ Nm2.C ^-2

Ερώτηση: το φορτίο Q ₁ πρέπει να μετακινηθεί από...

Απάντηση:

Τύπος ηλεκτρικής δύναμης:

F ⁼ kQ1Q2 _/ r2_​

Η απόσταση (r) είναι αντιστρόφως ανάλογη της δύναμης (F). Αυτό σημαίνει ότι εάν η δύναμη είναι μεγαλύτερη, η απόσταση μεταξύ των φορτίων θα είναι μικρότερη. Έτσι, το φορτίο Q1 _πρέπει να μετακινηθεί πιο κοντά στο φορτίο _Q2.

Η σωστή απάντηση είναι η Β.

9. Ηλεκτρικό φορτίο +q₃ = 20 μC, +q₂ = 10 μC και q₁ χωρισμένα όπως φαίνεται στην εικόνα. Έτσι ώστε η δύναμη Κουλόμπ που ασκείται στο φορτίο q₂ = μηδέν τότε το φορτίο q₁ είναι …
Α. +2 μC
Β. –2 μC
Γ. +5 μC
Δ. –5 μC
Ε. +8 μC
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
+q₃ = 20 μC
+q₂ = 10 μC
Ερωτηθείς :
q₁ =?
Jawab :
Με χρέωση q₂ εργατική δύναμη F₂₃ και Φ₂₁, όπου F₂₃ κατευθυνόμενη προς τα αριστερά. Έτσι ώστε η συνισταμένη δύναμη που ασκείται στο q₂ ισούται με μηδέν και έπειτα με q₁ πρέπει να είναι θετική, έτσι ώστε η δύναμη F₂₁ κατευθυνόμενος προς τα δεξιά.
Φόρτιση q₁ = +5 μC.
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

10. Τρία ηλεκτρικά φορτία +q ₁ = 5 μC, +q ₂ = 10 μC και +q ₃ = 10 μC βρίσκονται σε μια γραμμή. Αν a = 10 cm, τότε το μέγεθος και η κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης που ασκείται στο φορτίο q ₂ είναι… (k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ^-2 )

Α. 7,5 Β προς q₁
Β. 11,25 Β προς q₂
Γ. 15 Β προς q₁
Δ. 22,5 Β προς q₁
Α. 78,75 Β προς q₁
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
q₁= 5 μC, q₂ = 10 μC και q₃ = 10 μC
a = 0,1 m

Ερωτηθείς :
Το μέγεθος και η κατεύθυνση της συνισταμένης δύναμης Coulomb στο q₂ ?
Jawab :
Υπάρχουν δύο δυνάμεις Coulomb που ασκούνται στο q.₂, δηλαδή F₂₁ και Φ₂₃, όπου η κατεύθυνση αυτών των δύο δυνάμεων είναι αντίθετη. q₁ θετικό και q₂ θετικό έτσι ώστε η δύναμη F₂₁ κατευθυνόμενος προς τα δεξιά (προς q)₃). q₂ θετικό και q₃ θετικό έτσι ώστε η δύναμη F₂₃ κατευθυνόμενος προς τα αριστερά (προς q)₁).

Το μέγεθος της προκύπτουσας ηλεκτρικής δύναμης = 90 N – 11,25 N = 78,75 N.
Η κατεύθυνση της συνισταμένης δύναμης είναι η ίδια με την κατεύθυνση της δύναμης F.₂₃, προς το q₁.
Η σωστή απάντηση είναι η Ε.