Elektrostatička sila – problemi i rješenja

Elektrostatička sila – problemi i rješenja

1. Ako je statička električna sila 144 N, kolika je udaljenost između oba naboja ... (1 μC = 10⁻⁶ ^C i k ^{= 9.10⁻⁹} Nm²⁻¹ ^C )

Poznato:

Električna sila (F ₁₂ ) = 144 N

Naboj 1 (q² ₎ = 10 μC = 10 x ^10⁻⁶ C

Naboj 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶ C

Konstanta (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm² · ^C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = metar

Traži se: Udaljenost između oba naboja (r)

rješenje:

Jednadžba Coulombovog zakona :

F = statička električna sila, k = Coulombova konstanta, q = električni naboj, r = udaljenost između oba naboja

Udaljenost između oba naboja (r) = 5 x 10⁻² ^metara = 5 x ^10⁻² x ^10⁻² cm = 5 cm.

2. Dva naboja razdvojena udaljenošću r . Ako je statička električna sila 3.6 N, kolika je udaljenost između oba naboja ( 1 μC = 10⁻⁶ ^C i k = ^9.10⁻⁹ Nm² · ^{C⁻² )}

Poznato:

Električna sila (F ₁₂ ) = 3.6 N

Naboj 1 (q² ₎ = 9 μC = 9 x ^10⁻⁶ C

Naboj 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶ C

Coulombova konstanta (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm² · ^C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = metar

Traži se: Udaljenost između oba naboja (r)

rješenje:

Udaljenost između oba naboja (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.

3. Trostruki točkasti naboj kao što je prikazano na slici ispod. Kolika je magnituda statičke električne sile u točki A (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ; 1 μ = 10 ^-6 )

Poznato:

Naplatiti A (q_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

Naboj B (q _B ) = 8 μC = 8 x ^10⁻⁶ C

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

Coulombova konstanta (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm² · ^C⁻²

Udaljenost između naboja A i B (rAB ₎ = 4 cm = 4 x ^10⁻² m

Udaljenost između naboja A i C (r _AC ) = 3 cm = 3 x ^10⁻² m

C = Coulomb, N = Newton, m = metar

Traži se: Statička električna sila u točki A

rješenje:

Jednadžba Coulombovog zakona:

F = statička električna sila , k = Coulombova konstanta , q = električni naboj , r = udaljenost između oba naboja

Statička električna sila u točki A:

4. Trotočkasti naboji kao što je prikazano na slici ispod. Kolika je veličina Coulombove sile koju osjeća naboj B (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ; 1 μC = 10 ^-6 C ).

Poznato:

q _A = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ C = ^10⁻⁶ Coulomba

q _B = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ = ^10⁻⁶ Coulomba

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁶ Coulomba

r _AB = 0.1 metar = ^10⁻¹ m

r _BC = 0.1 metar = ^10⁻¹ m

k = 9 x ¹⁰⁹ Nm² C ^{− 2}

Traži se: Coulombova sila koju osjeća naboj B

rješenje:

Na naboj B djeluju dvije Coulombove sile, Coulombova sila između naboja A i B (FAB ₎ i Coulombova sila između naboja B i C (FBC ₎ . Coulombova sila koju osjeća naboj B je suma sila _FAB i _FBC.

Coulombova sila između naboja A i B:

Naboj A je pozitivnog predznaka i naboj B je pozitivnog predznaka tako da F _AB pokazuje prema naboju C.

Coulombova sila između naboja B i C:

Naboj B je pozitivnog predznaka i naboj C je pozitivnog predznaka tako da F _BC pokazuje prema naboju A.

Coulombova sila koju osjeća naboj B:

F _B = F _BC – F _AB = 180 – 90 = 90 N

Coulombova sila koju osjeća naboj B (F _B ) iznosi 90 Newtona. Smjer F _B isti je kao i smjer F _BC koji pokazuje na naboj A.

5. Odredite veličinu i smjer Coulombove sile na naboj B ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10−6 ^C ).

Poznato:

Naboj A (q _A ) = + Q

Naboj B (qB ₎ = -2Q

Naboj C (qC ₎ = -Q

Udaljenost između naboja A i B ( _rAB ) = r

Udaljenost između naboja B i C (rBC ₎ = 2r

k = 9 x ¹⁰⁹ Nm² C ^{− 2}

Traži se: Veličina i smjer Coulombove sile na naboj B

rješenje:

Coulombova sila između naboja A i B:

Naboj A je pozitivan, a naboj B negativan tako da smjer F _AB pokazuje prema naboju A.

Coulombova sila između naboja B i naboja C:

Naboj B je negativan i naboj C je negativan tako da smjer FBC _pokazuje prema naboju A.

Neto sila koja djeluje na naboj B:

F = F_AB + F_BC = 2 k Q²/r² + 0.5 k Q²/r² = 2.5 k Q²/r² = 2.5 k Q² r^-2

Smjer sile pokazuje na naboj A ili ulijevo.