Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut

1. Kaksi pistehyökkäystä, QA = +8 μC ja QB = -5 μC, ovat toisistaan ​​etäisyydellä r = 10 cm. Mikä on tämän sähkövoimaVakio k = 8.988 x 109 Nm2C-2 = 9 x 109 Nm2C-2.

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 1

Tunnettu:

Varaus A (q A ) = +8 μC = +8 x 10⁻⁶ C

Varaus B (q B ) = -5 μC = -5 x 10⁻⁶ C

k = 9 × 10⁻⁹ Nm² C −2

Varausten A ja B välinen etäisyys ( r AB ) = 10 cm = 0.1 m

Etsitään : Sähkövoiman suuruutta

ratkaisu:

Coulombin lain kaava :

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 2

Sähkövoiman suuruus:

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 16

[irp]

2. Kaksi alla olevassa kuvassa esitettyä varattua hiukkasta. Q P = +10 μC ja Q q = +20 μC ovat etäisyydellä r = 10 cm. Mikä on sähköstaattisen voiman suuruus?

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 4

Tunnettu:

Varaus P (Q P ) = +10 μC = +10 x 10⁻⁶ C

Varaus Q (Q Q ) = +20 μC = +20 x 10⁻⁶ C

k = 9 × 10⁻⁹ Nm² C −2

Varausten P ja Q välinen etäisyys (r PQ ) = 12 cm = 0.12 m = 12 x 10⁻² m

Etsitään: Sähkövoiman suuruus

ratkaisu:

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 15

[irp]

3. Kolme varattua hiukkasta on järjestäytynyt viivalle alla olevan kuvan mukaisesti. Varaus A = -5 μC, varaus B = +10 μC ja varaus C = -12 μC. Laske kahden muun varauksen aiheuttama sähköstaattinen nettovoima hiukkaseen B.

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 6

Tunnettu:

Varaus A (q A ) = -5 μC = -5 x 10⁻⁶ C

Varaus B (q B ) = +10 μC = +10 x 10⁻⁶ C

Varaus C (q C ) = -12 μC = -12 x 10⁻⁶ C

k = 9 × 10⁻⁹ Nm² C −2

Hiukkasten A ja B välinen etäisyys (r AB ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10⁻² m

Hiukkasten B ja C välinen etäisyys (r BC ) = 4 cm = 0.04 m = 4 x 10⁻² m

Etsitään: Hiukkaseen B kohdistuvan sähköstaattisen nettovoiman suuruus ja suunta

ratkaisu:

Hiukkaseen B kohdistuva nettovoima on hiukkasen A hiukkaseen B kohdistaman voiman FBA ja hiukkasen C hiukkaseen B kohdistaman voiman FBC vektorisumma.

Hiukkasen A hiukkaseen B kohdistama voima FBA :

 

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 14

Sähköstaattisen voiman suunta osoittaa hiukkaseen A (osoitus vasemmalle).

Hiukkasen A hiukkaseen B kohdistama voima F BC :

 

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 13

Sähköstaattisen voiman suunta osoittaa hiukkaseen C (osoitus oikealle).

Hiukkaseen B kohdistuva sähköstaattinen nettovoima :

FB = FAB – FBC = 675 N – 125 N = 550 Newtonia.

Hiukkaseen B kohdistuvan sähköstaattisen nettovoiman suunta osoittaa hiukkaseen C (osoittaa oikealle).

[irp]

4. +Q1 = 10 μC, +Q2 = 50 μC ja Q3 ovat erillään alla olevan kuvan mukaisesti. Mikä on hiukkasen 3 sähköstaattinen varaus, jos hiukkaseen 2 kohdistuva sähköstaattinen nettovoima on nolla?

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 9

Tunnettu:

Varaus 1 (q² ) = +10 μC = +10 x 10⁻⁶ C

Varaus 2 (q² ) = +50 μC = +50 x 10⁻⁶ C

Varausten 1 ja 2 välinen etäisyys (r 12 ) = 2 cm = 0.02 m = 2 x 10⁻² m

Varauksen 2 ja 3 välinen etäisyys (r 23 ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10⁻² m

Hiukkaseen 2 kohdistuva sähköstaattinen nettovoima (F2 ) = 0

Etsitään : syyte 3 (q 3 )

ratkaisu:

Hiukkaseen 2 kohdistuva nettovoima on hiukkasen 1 hiukkaseen 2 kohdistaman voiman F21 ja hiukkasen 3 hiukkaseen 2 kohdistaman voiman F23 vektorisumma .

Hiukkasen 1 hiukkaseen 2 kohdistama voima F21 :

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 10

Sähköstaattisen voiman suunta osoittaa hiukkaseen 3 (osoitus oikealle).

Voima F23 hiukkasen 3 hiukkaseen 2 kohdistama voima: 

Sähköstaattisen voiman suunta osoittaa hiukkaseen 1 (osoitus vasemmalle).

Hiukkaseen 2 kohdistuva sähköstaattinen nettovoima = 0:

Coulombin laki – ongelmat ja ratkaisut 11

Jätä kommentti