Coulombi seaduse näidisküsimused

10 näidet Coulombi seadusest

1. Kaks laengut on paigutunud nii, nagu on näidatud alloleval joonisel. Laeng punktis A on +8 mikrokulonit ja laeng punktis B on -5 mikrokulonit. Mõlemale laengule mõjuva Coulombi jõu suurus on… (k = 9 x ¹⁰⁹ Nm ² C ⁻² , 1 mikrokulon = 10 ⁻⁶ C)

Arutelu
On teada :

Küsis Mõlemale laengule mõjuva elektrilise jõu suurus
Jawab :

Coulombi seaduse valem :

Kahele laengule mõjuva elektrilise jõu suurus :

2. Elektrilaeng P = +10 mikrokulonit ja elektrilaeng Q = +20 mikrokulonit on eraldatud nagu joonisel näidatud. Mõlemale laengule mõjuva Coulombi jõu suurus on…

Arutelu
On teada :

Küsis Coulombi jõu suurus mõlemale laengule
Jawab :

Mõlemale laengule mõjuva Coulombi jõu ehk elektrilise jõu suurus on 125 njuutonit.

3. Kolm elektrilaengut on paigutatud eraldi, nagu pildil näidatud! Laeng A = -5 mikrokulonit, laeng B = +10 mikrokulonit ja laeng C = -12 mikrokulonit. Laengule B mõjuva elektrilise jõu suurus ja suund on…

Arutelu
On teada :

Küsis Laengule B mõjuva elektrilise jõu suurus ja suund
Jawab :
Laengule B mõjuv elektrijõud on laengute A ja B vahelise elektrijõu ning laengute B ja C vahelise elektrijõu resultant.
Laengute A ja B vaheline elektriline jõud :

Laeng A on negatiivne ja laeng B on positiivne, seega Coulombi jõu suund on laengu A suunas ja laengust B eemale (vasakule).
Laengute B ja C vaheline elektriline jõud :

Laeng B on positiivne ja laeng C on negatiivne, seega Coulombi jõu suund on laengu C suunas ja laengust B eemale (paremale).
Laengu B elektrilise jõu tulemus :
Suund F_AB vasakule ja suunas F_BC paremale.
F_B =F_AB - F_BC = 675 N – 125 N = 550 njuutonit.
Laengule B mõjuva elektrilise jõu suund (F_B) = elektrilise jõu F suund_AB, nimelt laengu C suunas (paremale).

4. Elektrilaengud +Q1 ₌ 10 mikrokulonit, +Q2 ₌ 50 mikrokulonit ja Q3 _on eraldatud, nagu joonisel näidatud. Nii et laengule Q2 mõjuv elektriline jõud ₌ null, siis laeng Q3 _on …

Arutelu
On teada :
Laeng 1 (q₁) = +10 μC = +10 x 10^-6 Coulomb
Laeng 2 (q₂) = +50 μC = +50 x 10^-6 Coulomb
Laengute 1 ja 2 vaheline kaugus (r₁₂) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10^-2 m
Laengute 2 ja 3 vaheline kaugus (r₂₃) = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10^-2 m
Laengu 2 (F) tulemuseks olev elektriline jõud₂) = 0
Küsis : laeng 3 (q₃)
Jawab :
Laengule 2 mõjuv elektrijõud on laengute 1 ja 2 vahelise elektrijõu ning laengute 2 ja 3 vahelise elektrijõu resultant.
Laengute 1 ja 2 vaheline elektriline jõud :

Laeng 1 ja laeng 2 on positiivsed, seega on suund F.₁₂ on laengu 3 suunas (paremal).
Laengute 2 ja 3 vaheline elektriline jõud :

Laeng 2 ja laeng 3 on positiivsed, seega on suund F.₂₃ on laengu 1 suunas (vasakul).
Laengu 2 resultantne elektriline jõud = 0 :
Suund F₁₂ paremale ja suunas F₂₃ vasakule.

5. Kõrvaloleval pildil on kahe laengu vahel mõjuv tõukejõud 144 N, seega on kahe laengu vaheline kaugus… (1 μC = 10⁻⁶ ^C ja k = ^9.10⁶ Nm² · ^{C⁻² )}

A. 4 cm

U. 5 cm

U. 8 cm

P. 10 cm

E. 12 cm

Arutelu

On teada, et:

Elektriline jõud (F12 ₎ = 144 N

Laeng 1 (q² ₎ = 10 μC = 10 x ^10⁻⁶ C

Laeng 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶ C

Coulombi konstant (k) = ⁹ × ^10⁻⁹ Nm² ^· C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = meeter

Küsimus: Kahe laengu vaheline kaugus (r)

Vastus:

Coulombi seaduse valem:

Kirjeldus: F = elektrijõud, k = Coulombi konstant, q = elektrilaeng, r = kahe elektrilaengu vaheline kaugus.

Kahe laengu vaheline kaugus (r) = 5 x 10⁻² ^meetrit = 5 x 10⁻² ^x 10⁻² ^sentimeetrit = 5 sentimeetrit.

Õige vastus on B.

6. ^Kaks elektrilaengut on näidatud alloleval pildil. Kui mõlemale laengule mõjuv Coulombi jõud on 3,6 N, siis kahe laengu vaheline kaugus on… ( 1 μC = 10⁻⁶ ^C ja k = 9.10⁶ ^Nm² · ^C⁻² )

A. 30,0 cm

U. 27,0 cm

U. 9,0 cm

P. 3,0 cm

E. 0,3 cm

E. 12 cm

Arutelu

On teada, et:

Elektriline jõud (F12 ₎ = 3,6 N

Laeng 1 (q² ₎ = 9 μC = 9 x ^10⁻⁶ C

Laeng 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶ C

Coulombi konstant (k) = ⁹ × ^10⁻⁹ Nm² ^· C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = meeter

Küsimus: Kahe laengu vaheline kaugus (r)

Vastus:

Coulombi seaduse valem:

Kirjeldus: F = elektrijõud, k = Coulombi konstant, q = elektrilaeng, r = kahe elektrilaengu vaheline kaugus.

Kahe laengu vaheline kaugus (r) = 0,3 meetrit = 0,3 x 100 sentimeetrit = 30 sentimeetrit.

Õige vastus on A.

7. Kolm punktlaengut paiknevad kolmnurga nurkades, nagu joonisel näidatud. Coulombi jõu suurus punktis A on… (k = 9.10 ⁹ Nm ² C ^-2 ; 1 μ = 10 ^-6 )

A. 10 N

B. 60 N

C. 90 N

D. 90 √2 N

E. 100 √2 N

Arutelu

On teada, et:

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

Laeng B (q _B ) = 8 μC = 8 x ^10⁻⁶ C

Laeng C (q _C ) = 4,5 μC = 4,5 x ^10⁻⁶ C

Coulombi konstant (k) = ⁹ × ^10⁻⁹ Nm² ^· C⁻²

Laengute A ja B vaheline kaugus (r _AB ) = 4 cm = 4 x ^10⁻² meetrit

Laengute A ja C vaheline kaugus (r _AC ) = 3 cm = 3 x ^10⁻² meetrit

C = Coulomb, N = Newton, m = meeter

Küsimus: Elektriline jõud punktis A

Vastus:

Coulombi seaduse valem:

Kirjeldus: F = elektrijõud, k = Coulombi konstant, q = elektrilaeng, r = kahe elektrilaengu vaheline kaugus.

Elektriline jõud punktis A:

F _AB ja F _AC moodustavad täisnurga, seega arvutatakse resultantjõud Pythagorase valemi abil.

Õige vastus on D.

8. Kaks objekti elektrilaenguga Q₁ ja Q₂ r cm kaugusel tekitab see 10 N suuruse tõukejõu. Siis laeng Q₁ nihutatakse nii, et tekkiv jõud on 40 N. Konstant k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2, siis laeng Q₁ tuleb liigutada…

A. 1/2 r kaugusel Q2 _-st

B. 1/2 r läheneb Q2 _-le

C. 1 r liigub Q-st _{2 eemale}

D. 2 r läheneb Q2 _-le

E. 2 r liigub Q _{2-st eemale}

Arutelu

On teada, et:

_Q1 ja Q2 _vaheline kaugus = r cm

Tõukejõud (F) = 10 N

Kui laeng Q1 _nihkub , on tõukejõud (F) = 40 N

Konstant (k) = 9 ^{× 10⁻⁹} Nm² · ^C⁻²

Küsimus: laeng Q ₁ peab olema liigutatud...

Vastus:

Elektrilise jõu valem:

F ⁼ kQ1Q2 _/ r2_​

Kaugus (r) on pöördvõrdeline jõuga (F). See tähendab, et kui jõud on suurem, on laengute vaheline kaugus väiksem. Seega tuleb laengut _Q1 laengule _Q2 lähemale nihutada.

Õige vastus on B.

9. Elektrilaeng +q₃ = 20 μC, +q₂ = 10 μC ja q₁ eraldatud nagu pildil näidatud. Nii et laengule q mõjuv Coulombi jõud₂ = null, siis laeng q₁ on …
A. +2 μC
B. –2 μC
C. +5 μC
D. –5 μC
E. +8 μC
Arutelu:
On teada :
+q₃ = 20 μC
+q₂ = 10 μC
Küsis :
q₁ = ?
Jawab :
Laengu q juures₂ tööjõud F₂₃ ja F₂₁, kus F₂₃ suunatud vasakule. Nii et q-le mõjuv resultantjõud₂ võrdub nulliga, siis q₁ peab olema positiivne, nii et jõud F₂₁ suundudes paremale.
Laadi q₁ = +5 μC.
Õige vastus on C.

10. Kolm elektrilaengut +q1 ₌ 5 μC, +q2 ₌ 10 μC ja +q3 ₌ 10 μC on ühel sirgel. Kui a = 10 cm , siis laengule _q2 mõjuva elektrijõu suurus ja suund on… (k = 9 x ¹⁰⁹ Nm2C - ^{2 )}

A. 7,5 N q suunas₁
B. 11,25 N q suunas₂
C. 15 N q suunas₁
D. 22,5 N q suunas₁
78,75 N q suunas₁
Arutelu:
On teada :
q₁= 5 μC, q₂ = 10 μC ja q₃ = 10 μC
a = 0,1 m

Küsis :
Resulteeruva Coulombi jõu suurus ja suund q-le₂ ?
Jawab :
Q-le mõjuvad kaks Coulombi jõudu₂, nimelt F₂₁ ja F₂₃, kus nende kahe jõu suunad on vastassuunalised. q₁ positiivne ja q₂ positiivne, nii et jõud F₂₁ suund paremale (q suunas)₃)q₂ positiivne ja q₃ positiivne, nii et jõud F₂₃ vasakule (q suunas)₁).

Saadud elektrilise jõu suurus = 90 N – 11,25 N = 78,75 N.
Saadud jõu suund on sama mis jõu F suund.₂₃, q suunas₁.
Õige vastus on E.