Էլեկտրական ուժ - խնդիրներ և լուծումներ
1. Երեք լիցք , ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում ։ Որքա՞ն է B լիցքի ազդեցությամբ էլեկտրական ուժը ։ k = 9 x 10 9 Նմ 2 C −2 , 1 μC = 10 −6 C։
Հայտնի է.
qA = 10 մԿ = 10 x 10-6 C = 10-5 Կուլոմբ
q B = 10 μC = 10 x 10 -6 = 10 -5 կուլոններ
q C = 20 μC = 20 x 10 -6 = 2 x 10 -5 կուլոններ
r AB = 0.1 մ = 10 -1 մ
r BC = 0.1 մ = 10 -1 մ
k = 9 x 10 9 Նմ 2 C −2
Պահանջվում է։ B լիցքի կողմից զգացվող էլեկտրական ուժ
Լուծում.
B լիցքի վրա գործում են երկու էլեկտրական ուժ՝ A և B լիցքերի միջև գործող էլեկտրական ուժը (F AB ) և B և C լիցքերի միջև գործող էլեկտրական ուժը (F BC ): B լիցքի կողմից ազդող էլեկտրական ուժը F AB և F BC ուժերի արդյունարարն է :
A և B լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը.
A լիցքը դրական է, իսկ B լիցքը՝ դրական, այնպես որ F AB լիցքի ուղղությունը ուղղված է դեպի C լիցքը։
B և C լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը՝
B լիցքը դրական է, իսկ C լիցքը՝ դրական, այնպես որ F- BC-ն ուղղված է A լիցքին։
B լիցքի կողմից զգացվող էլեկտրական ուժը՝
Ֆ Բ = Ֆ ԲԿ – Ֆ ԱԲ = 180 – 90 = 90 Ն։
B լիցքի (F2B ) կողմից ազդող էլեկտրական ուժի մեծությունը 90 Նյուտոն է : F2B- ի ուղղությունը նույնն է, ինչ F2BC-ի ուղղությունը , որը տանում է դեպի A լիցքը:
2. Որքա՞ն է B լիցքի վրա ազդող էլեկտրական ուժի մեծությունը և ուղղությունը։ ( k = 9 x 10 9 Նմ 2 C −2 , 1 μC = 10 −6 C)
Հայտնի է.
Լիցք A (q A ) = +Q
Լիցք B (q B ) = -2Q
Լիցք C (q C ) = -Q
A և B լիցքերի միջև հեռավորությունը (r AB ) = r
B և C լիցքերի միջև հեռավորությունը (r BC ) = 2r
k = 9 x 10 9 Նմ 2 C −2
Պահանջվում է. B լիցքի վրա էլեկտրական ուժի մեծությունը և ուղղությունը։
Լուծում.
A և B լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը.
A լիցքը դրական է, և B լիցքը դրական է, այնպես որ F AB լիցքի ուղղությունը ուղղված է դեպի A լիցքը։
B և C լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը՝
B լիցքը բացասական է , իսկ C լիցքը՝ բացասական, այնպես որ F BC- ի ուղղությունը ուղղված է դեպի A լիցքը ։
B լիցքի վրա ազդում է զուտ ուժը՝
Ֆ = Ֆ AB + Ֆ ԲԿ = 2 կՔ 2 /ր 2 + 0.5 կՔ 2 /ր 2 = 2.5 կՔ 2 /ր 2 = 2.5 կՔ 2 /ր 2 = 2.5 կՔ 2 ր -2
Էլեկտրական ուժի ուղղությունը ուղղված է դեպի A լիցքը (ձախ)։
3. Երկու էլեկտրական լիցք, որոնք ցույց են տրված ստորև բերված նկարում։ A կետում լիցքը 8 µC է, և երկու լիցքերի վրա ազդող էլեկտրական ուժը 45 Ն է։ Եթե A լիցքը շարժվում է 1 սմ դեպի աջ, որքա՞ն է երկու լիցքերի վրա ազդող ձգողական ուժը։ k = 9.10 9 Նմ 2 .C -2.
Հայտնի է.
Էլեկտրական լիցք A կետում (qA) = 8 մԿ = 8 x 10-6 Կուլոմբ
Երկու լիցքերի վրա էլ ազդում է էլեկտրական ուժ (F) = 45 Նյուտոն
Երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը (r AB ) = 4 սմ = 0.04 մետր = 4 x 10 -2 մետր
Հաստատուն (k) = 9 x 10 9 Նմ 2 .C -2
Պահանջվում է երկու լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը, եթե A լիցքը շարժվում է 1 սմ դեպի աջ։
Լուծում.
Էլեկտրական լիցք B կետում ։
Էլեկտրական ուժի հավասարումը.
F = k (q A )(q B ) / r 2
F r 2 = k (q A )(q B )
ք Բ = Ֆ ռ 2 / կ (ք Ա )
Էլեկտրական լիցք B կետում ։
ք Բ = (45)(4 x 10 -2 ) 2 / (9 x 10 9 )(8 x 10 -6 )
ք Բ = (45)(16 x 10 -4 ) / 72 x 10 3
ք Բ = (720 x 10 -4 ) / (72 x 10 3 )
q B = 10 x 10 -7 կուլոն
A և B էլեկտրական լիցքերի միջև գործող էլեկտրական ուժը.
Եթե A կետում լիցքը տեղաշարժվում է 1 սմ դեպի աջ, ապա երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը կլինի 3 սմ = 0.03 մետր = 3 x 10 -2 մետր։
F = k (q A )(q B ) / r 2
Ֆ = (9 x 109 ) (8 x 10 -6 )(10 x 10 -7 ) / (3 x 10 -2 ) 2
Ֆ = (9 x 10 9 )(80 x 10 -13 ) / (9 x 10 -4 )
Ֆ = (1 x 10 9 )(80 x 10 -13 ) / (1 x 10 -4 )
Ֆ = (80 x 10 -4 ) / (1 x 10 -4 )
Ֆ = 80 Նյուտոն
4. P և Q կետերում գտնվող երկու էլեկտրական լիցքերը գտնվում են միմյանցից 10 սմ հեռավորության վրա, և դրանց վրա ազդում է 8 Նյուտոնի ձգողական ուժ։ Եթե Q լիցքը շարժվում է 5 սմ դեպի P լիցքը, ապա որքա՞ն է էլեկտրական ուժը։ (1 µC = 10-6 C և k = 9 x 10 9 Նմ 2 .C -2 ):
Հայտնի է.
P և Q լիցքերի միջև հեռավորությունը (r)PQ) = 10 սմ = 0.1 մ = 1 x 10-1 m 
P և Q լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը (F) = 8 Ն
Էլեկտրական լիցք Q (q Q ) = 40 μC = 40 x 10 -6 C
Հաստատուն (k) = 9 x 10 9 Նմ 2 .C -2
Պահանջվում է P և Q լիցքերի միջև առաջացող էլեկտրական ուժը, եթե Q լիցքը տեղաշարժվում է 5 սմ-ով դեպի P լիցքը։
Լուծում.
Նախ հաշվարկեք էլեկտրական լիցքը P, ապա հաշվարկեք երկու լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը, եթե Q էլեկտրական լիցքը տեղաշարժվում է 5 սմ՝ դեպի P լիցքը։
Էլեկտրական լիցքը P :
ք Պ = Ֆ ռ 2 / կ (ք Ք )
ք Պ = (8)(1 x 10 -1 ) 2 / (9 x 10 9 )(40 x 10 -6 )
ք Պ = (8)(1 x 10 -2 ) / 360 x 10 3
ք Պ = (8 x 10 -2 ) / (36 x 10 4 )
ք Պ = (1 x 10 -2 ) / (4.5 x 10 4 )
q P = (1 / 4.5) x 10 -6 կուլոն
P և Q էլեկտրական լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը.
Եթե Q կետում գտնվող լիցքը տեղաշարժվում է 5 սմ դեպի ձախ, ապա երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը կազմում է 5 սմ = 0.05 մետր = 5 x 10 -2 մետր։
F = k (q P )(q Q ) / r2
Ֆ = (9 x 109 ) ((1 / 4.5) x 10 -6 )(40 x 10 -6 ) / (5 x 10 -2 ) 2
Ֆ = (2 x 10 3 )(40 x 10 -6 ) / (25 x 10 -4 )
Ֆ = (80 x 10 -3 ) / (25 x 10 -4 )
Ֆ = 3.2 x 10 1
Ֆ = 32 Նյուտոն
5. q B լիցքի ազդեցությամբ էլեկտրական ուժը 8 Ն է (1 մկC = 10-6 C և k = 9.109 Նմ 2.C - 2 ) : Եթե q B լիցքը տեղաշարժվել է A կետից 4 սմ, ապա որքա՞ն է q B- ի ազդեցությամբ էլեկտրական ուժը :
Հայտնի է.
A և B լիցքերի միջև հեռավորությունը (r)AB) = 2 սմ = 0.02 մ = 2 x 10-2 m 
A և B լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը (F) = 8 Ն
Էլեկտրական լիցքը A (q A ) = 2 μC = 2 x 10 -6 C
Հաստատուն (k) = 9 x 10 9 Նմ 2 .C -2
Անհրաժեշտ է A և B լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը, եթե երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը 4 սմ է։
Լուծում.
Նախ հաշվարկեք B էլեկտրական լիցքը, ապա հաշվարկեք երկու լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը, եթե երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը 4 սմ = 0.04 մետր = 4 x 10 -2 մետր է։
B կետում էլեկտրական լիցքը ՝
ք Բ = Ֆ ռ 2 / կ (ք Ա )
ք Բ = (8)(2 x 10 -2 ) 2 / (9 x 10 9 )(2 x 10 -6 )
ք Բ = (8)(4 x 10 -4 ) / (18 x 10 3 )
ք Բ = (32 x 10 -4 ) / (18 x 10 3 )
ք Բ = (32/18) x 10 -7
qB = (16/9) x 10 -7 կուլոն
A և B լիցքերի միջև եղած էլեկտրական ուժը.
F = k (q A )(q B ) / r 2
Ֆ = (9 x 109 ) (2 x 10 -6 )((16/9) x 10 -7 ) / (4 x 10 -2 ) 2
Ֆ = (18 x 10 3 )( (16/9) x 10 -7 ) / (16 x 10 -4 )
Ֆ = (2 x 10 3 )(16 x 10 -7 ) / (16 x 10 -4 )
Ֆ = (2 x 10 3 )(1 x 10 -7 ) / (1 x 10 -4 )
Ֆ = (2 x 10 -4 ) / (1 x 10 -4 )
Ֆ = 2 Նյուտոն
6. Երեք լիցքեր՝ A, B և C, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում։ AB = BC = 20 սմ, և լիցքերը նույնն են (q = 2µC): k = 9.10 9 Նմ 2 .C -2 , 1 µ = 10 -6 : Որքա՞ն է B կետի վրա ազդող էլեկտրական ուժի մեծությունը։
Հայտնի է.
Լիցք A կետում (qA) = 2 մԿ = 2 x 10-6 Կուլոմբ 
Լիցքը B կետում (q B ) = 2 μC = 2 x 10 -6 Կուլոն
Լիցքը C կետում (q C ) = 2 μC = 2 x 10 -6 Կուլոն
B-ից C հեռավորությունը (r BC ) = 20 սմ = 0.2 մետր = 2 x 10 -1 մետր
B-ից A հեռավորությունը (r BA ) = 20 սմ = 0.2 մետր = 2 x 10 -1 մետր
k = 9.10 9 Նմ 2 .C -2
Ցանկալի է. B կետի վրա ազդող էլեկտրական ուժի մեծությունը
Լուծում.
B և C կետերում լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը.
Ֆ ԲԿ = կ (ք Բ )(ք Գ ) / ռ ԲԿ 2
Ֆ ԲԿ = (9 x 109 ) (10 x 2 -6 )(2 x 10 -6 ) / (2 x 10 -1 ) 2
Ֆ ԲԿ = (9 x 109 ) (4 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
Ֆ ԲԿ = (36 x 10 -3 ) / (4 x 10 -2 )
Ֆ ԲԿ = 9 x 10 -1
F BC = 0.9 Նյուտոն
B և C կետերում էլեկտրական լիցքերը դրական են, այնպես որ F BC էլեկտրական ուժի ուղղությունը C կետից դեպի ձախ է։
B և A կետերում լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը հետևյալն է.
Ֆ ԲԱ = կ (ք Բ )(ք Ա ) / ռ ԲԱ 2
Ֆ ԲԱ = (9 x 109 ) (10 x 2 -6 )(2 x 10 -6 ) / (2 x 10 -1 ) 2
Ֆ ԲԱ = (9 x 109 ) (4 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
Ֆ ԲԱ = (36 x 10 -3 ) / (4 x 10 -2 )
Ֆ ԲԱ = 9 x 10 -1
Ֆ ԲԱ = 0.9 Նյուտոն
B և A կետերում էլեկտրական լիցքերը դրական են, ուստի F BA էլեկտրական ուժի ուղղությունը դեպի ներքև է՝ A կետից հակառակ։
Էլեկտրական ուժերի արդյունքը՝
7. Երեք լիցք՝ Q1 , Q2 և Q3, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում։ AB-ի երկարությունը = BC-ի երկարությունը = 30 սմ։ Հայտնի է՝ k = 9.10 9 Նմ 2. C -2 և 1 µ = 10 -6, ապա Q1 լիցքի վրա ազդող էլեկտրական ուժի արդյունարարը ։
Հայտնի է.
Լիցք A կետում (qA) = 3 մԿ = 3 x 10-6 Կուլոմբ 
Լիցքը B կետում (q B ) = -10 μC = -10 x 10 -6 կուլոն
Լիցքը C կետում (q C ) = 4 μC = 4 x 10 -6 Կուլոն
B-ից C հեռավորությունը (r BC ) = 30 սմ = 0.3 մետր = 3 x 10 -1 մետր
B-ից C հեռավորությունը (r BA ) = 30 սմ = 0.3 մետր = 3 x 10 -1 մետր վ
k = 9.10 9 Նմ 2 .C -2
Պահանջվում է՝ B կետում գործող էլեկտրական ուժի արդյունարարը
Լուծում.
B և C կետերում լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը.
Ֆ ԲԿ = կ (ք Բ )(ք Գ ) / ռ ԲԿ 2
Ֆ ԲԿ = (9 x 109 ) (10 x 10 -6 )(4 x 10 -6 ) / (3 x 10 -1 ) 2
Ֆ ԲԿ = (9 x 109 ) (40 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
Ֆ ԲԿ = (360 x 10 -3 ) / (9 x 10 -2 )
Ֆ ԲԿ = 40 x 10 -1
F BC = 4 Նյուտոն
B կետում էլեկտրական լիցքը բացասական է, իսկ C կետում՝ դրական, այնպես որ F BC էլեկտրական ուժի ուղղությունը դեպի աջ՝ դեպի C կետը։
B և A կետերում լիցքերի միջև էլեկտրական ուժը հետևյալն է.
Ֆ ԲԱ = կ (ք Բ )(ք Ա ) / ռ ԲԱ 2
Ֆ ԲԱ = (9 x 109 ) (10 x 10 -6 )(3 x 10 -6 ) / (3 x 10 -1 ) 2
Ֆ ԲԱ = (9 x 109 ) (30 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
Ֆ ԲԱ = (270 x 10 -3 ) / (9 x 10 -2 )
Ֆ ԲԱ = 30 x 10 -1
Ֆ ԲԱ = 3 Նյուտոն
B կետում էլեկտրական լիցքը բացասական է, իսկ A կետում՝ դրական, այնպես որ F BA էլեկտրական ուժի ուղղությունը վերև է՝ դեպի A կետը։
Էլեկտրական ուժի արդյունքը՝
- Ի՞նչ է էլեկտրական ուժը։ ՊատասխանԷլեկտրական ուժը հիմնարար ուժ է, որը առաջանում է մարմինների միջև՝ դրանց էլեկտրական լիցքերի պատճառով։ Այն կարող է լինել ձգողական (հակառակ լիցքերի միջև) կամ վանող (նման լիցքերի միջև)։
- Ինչպե՞ս է որոշվում երկու կետային լիցքերի միջև առաջացող էլեկտրական ուժի մեծությունը։ ՊատասխանԵրկու կետային լիցքերի միջև գործող էլեկտրական ուժի մեծությունը տրվում է Կուլոնի օրենքով։ Այն ուղիղ համեմատական է լիցքերի մեծությունների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական է դրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։ , Որտեղ -ն Կուլոնի հաստատունն է։
- Ի՞նչ կպատահի էլեկտրական ուժի հետ, եթե երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը կրկնապատկվի։ ՊատասխանԵթե երկու լիցքերի միջև հեռավորությունը կրկնապատկվի, էլեկտրական ուժը կդառնա իր սկզբնական արժեքի մեկ քառորդը, քանի որ ուժը փոխվում է հակադարձ համեմատականորեն հեռավորության քառակուսուն։
- Ինչպե՞ս է էլեկտրական ուժը համեմատվում ձգողականության ուժի հետ։ ՊատասխանԷլեկտրական ուժերը կարող են լինել և՛ ձգողական, և՛ վանողական, մինչդեռ գրավիտացիոն ուժերը միայն ձգողական են։ Բացի այդ, սովորական մարմինների և հեռավորությունների համար էլեկտրական ուժերը սովորաբար շատ ավելի ուժեղ են, քան գրավիտացիոն ուժերը, հաշվի առնելով, որ գրավիտացիոն ուժերը էլեկտրական ուժի համեմատությամբ մեծության բազմաթիվ կարգերով ավելի թույլ են։
- Ո՞րն է էլեկտրական ուժերի նկատմամբ սուպերպոզիցիայի սկզբունքը։ ՊատասխանՍուպերպոզիցիայի սկզբունքը նշում է, որ այլ լիցքերի հավաքածուի պատճառով լիցքի վրա ազդող էլեկտրական ուժը յուրաքանչյուր լիցքի կողմից առանձին վերցված գործադրվող ուժերի վեկտորային գումարն է։
- Ինչո՞ւ մենք չենք զգում էլեկտրական ուժերը առօրյա առարկաներում, չնայած դրանք կազմված են լիցքավորված մասնիկներից։ ՊատասխանԱմենօրյա առարկաները սովորաբար էլեկտրականորեն չեզոք են, ինչը նշանակում է, որ դրանք ունեն հավասար թվով դրական և բացասական լիցքեր։ Այս լիցքերի միջև եղած ուժերը հավասարակշռվում են, ուստի էլեկտրական ուժի զուտ արժեքը զրո է։
- Ինչպե՞ս է հողանցումը ազդում լիցքավորված մարմնի վրա ազդող էլեկտրական ուժի վրա։ ՊատասխանԼիցքավորված մարմնի հողանցումը թույլ է տալիս լիցքը հոսել մարմնի և Երկրի միջև մինչև մարմնի չեզոքացումը, արդյունավետորեն վերացնելով մարմնի վրա սկզբնական լիցքի պատճառով առաջացող զուտ էլեկտրական ուժը։
- Կարո՞ղ է էլեկտրական ուժը գործել վակուումում։ ՊատասխանԱյո, էլեկտրական ուժը կարող է գործել վակուումում։ Այն տարածելու համար միջավայր չի պահանջում։ Սա ակնհայտ է էլեկտրական դաշտերի գոյության և տարածության մեջ լիցքավորված մասնիկների վրա ազդեցության ձևից։
- Ի՞նչ դեր է խաղում էլեկտրական հաստատունը (կամ ազատ տարածության դիէլեկտրիկ թափանցելիությունը) էլեկտրական ուժի ուժգնությունը որոշելու գործում։ ՊատասխանԷլեկտրական հաստատունը, որը հայտնի է նաև որպես ազատ տարածության թափանցելիություն, ազդում է լիցքերի միջև էլեկտրական ուժի ուժգնության վրա: Ավելի բարձր թափանցելիությունը կնշանակեր ավելի թույլ էլեկտրական ուժեր, և հակառակը: Կուլոնի հաստատունը, , կապված է այս արժեքի հետ որպես .
-
Եթե երկու լիցքեր շարժվում են միմյանց նկատմամբ, փոխվո՞ւմ է դրանց միջև եղած ուժը։ Պատասխան ՝ Եթե երկու լիցքեր շարժվում են միմյանց նկատմամբ, դրանք կարող են էլեկտրական դաշտերից բացի ստեղծել նաև մագնիսական դաշտեր։ Սա նշանակում է, որ շարժվող լիցքերի փոխազդեցությունը պայմանավորված կլինի ոչ միայն էլեկտրական, այլև մագնիսական ուժերով։ Համակցված փոխազդեցությունը նկարագրվում է էլեկտրամագնիսական ուժով։ Այսպիսով, մինչդեռ լիցքերից առաջացող էլեկտրական ուժը չի փոխվում պարզապես նրանց շարժման պատճառով, ընդհանուր ուժը կարող է փոխվել մագնիսական էֆեկտների պատճառով։
