Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις

1. Δύο σημειακά φορτία, QA = +8 μC και QB = -5 μC, απέχουν μεταξύ τους απόσταση r = 10 cm. Ποιο είναι το μέγεθος του ηλεκτρική δύναμηΗ σταθερά k = 8.988 x 109 Nm2C-2 = 9 χ 109 Nm2C-2.

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 1

Γνωστό:

Φόρτιση A (q A ) = +8 μC = +8 x 10-6 C

Φόρτιση Β (q B ) = -5 μC = -5 x 10 -6 C

k = 9 x 109 Nm2C − 2

Η απόσταση μεταξύ των φορτίων A και B (rAB ) = 10 cm = 0.1 m

Ζητείται : Το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης

Λύση:

Ο τύπος του νόμου του Κουλόμπ :

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 2

Το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης:

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 16

[irp]

2. Δύο φορτισμένα σωματίδια όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Τα Q P = +10 μC και Q q = +20 μC απέχουν μεταξύ τους απόσταση r = 10 cm. Ποιο είναι το μέγεθος της ηλεκτροστατικής δύναμης;

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 4

Γνωστό:

Φόρτιση P (Q P ) = +10 μC = +10 x 10 -6 C

Φόρτιση Q (QQ ) = +20 μC = +20 x 10-6 C

k = 9 x 109 Nm2C − 2

Η απόσταση μεταξύ των φορτίων P και Q (rPQ ) = 12 cm = 0.12 m = 12 x 10 -2 m

Ζητείται: Το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης

Λύση:

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 15

[irp]

3. Τρία φορτισμένα σωματίδια είναι διατεταγμένα σε μια γραμμή όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Φόρτιση A = -5 μC, φορτίο B = +10 μC και φορτίο C = -12 μC. Υπολογίστε τη συνολική ηλεκτροστατική δύναμη που ασκείται στο σωματίδιο B λόγω των άλλων δύο φορτίων.

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 6

Γνωστό:

Φορτίο A (q A ) = -5 μC = -5 x 10 -6 C

Φόρτιση Β (qB ) = +10 μC = +10 x 10-6 C

Φορτίο C (qC ) = -12 μC = -12 x 10-6 C

k = 9 x 109 Nm2C − 2

Η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων Α και Β (rAB ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10 -2 m

Η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων B και C (r BC ) = 4 cm = 0.04 m = 4 x 10 -2 m

Ζητείται: Το μέγεθος και η κατεύθυνση της καθαρής ηλεκτροστατικής δύναμης στο σωματίδιο Β

Λύση:

Η συνισταμένη δύναμη στο σωματίδιο Β είναι το διανυσματικό άθροισμα της δύναμης FBA που ασκείται στο σωματίδιο Β από το σωματίδιο Α και της δύναμης FBC που ασκείται στο σωματίδιο Β από το σωματίδιο C.

Η δύναμη F BA που ασκείται στο σωματίδιο Β από το σωματίδιο Α:

 

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 14

Η κατεύθυνση της ηλεκτροστατικής δύναμης δείχνει προς το σωματίδιο Α (δείχνει προς τα αριστερά).

Η δύναμη F BC που ασκείται στο σωματίδιο Β από το σωματίδιο Α:

 

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 13

Η κατεύθυνση της ηλεκτροστατικής δύναμης δείχνει προς το σωματίδιο C (δείκτης προς τα δεξιά).

Η συνολική ηλεκτροστατική δύναμη στο σωματίδιο Β :

F B = F AB – F BC = 675 N – 125 N = 550 Newtons.

Η κατεύθυνση της καθαρής ηλεκτροστατικής δύναμης στο σωματίδιο Β δείχνει προς το σωματίδιο C (δείχνει προς τα δεξιά).

[irp]

4. Τα + Q1 = 10 μC, +Q2 = 50 μC και Q3 διαχωρίζονται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ποιο είναι το ηλεκτροστατικό φορτίο στο σωματίδιο 3 αν η καθαρή ηλεκτροστατική δύναμη στο σωματίδιο 2 είναι μηδέν;

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 9

Γνωστό:

Φορτίο 1 (q1 ) = +10 μC = +10 x 10-6 C

Φορτίο 2 (q2 ) = +50 μC = +50 x 10-6 C

Η απόσταση μεταξύ των φορτίων 1 και 2 (r12 ) = 2 cm = 0.02 m = 2 x 10 -2 m

Η απόσταση μεταξύ του φορτίου 2 και του φορτίου 3 (r23 ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10 -2 m

Η συνολική ηλεκτροστατική δύναμη στο σωματίδιο 2 (F2 ) = 0

Ζητείται : χρέωση 3 (τεμ. 3 )

Λύση:

Η συνισταμένη δύναμη στο σωματίδιο 2 είναι το διανυσματικό άθροισμα της δύναμης F21 που ασκείται στο σωματίδιο 2 από το σωματίδιο 1 και της δύναμης F23 που ασκείται στο σωματίδιο 2 από το σωματίδιο 3.

Η δύναμη F 21 που ασκείται στο σωματίδιο 2 από το σωματίδιο 1:

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 10

Η κατεύθυνση της ηλεκτροστατικής δύναμης δείχνει προς το σωματίδιο 3 (δείκτης προς τα δεξιά).

Η δύναμη F23 ασκείται στο σωματίδιο 2 από το σωματίδιο 3: 

Η κατεύθυνση της ηλεκτροστατικής δύναμης δείχνει προς το σωματίδιο 1 (σημείο προς τα αριστερά).

Η συνολική ηλεκτροστατική δύναμη στο σωματίδιο 2 = 0:

Νόμος του Κουλόμπ – προβλήματα και λύσεις 11

Αφήστε ένα σχόλιο