Forza elettrostatica: problemi e soluzioni
1. Se la forza elettrica statica è di 144 N, qual è la distanza tra le due cariche … (1 μC = 10⁻⁶ C e k = 9.10⁹ Nm² .C⁻² )
Conosciuto :
Forza elettrica (F 12 ) = 144 N
Carica 1 (q 1 ) = 10 μC = 10 x 10 -6 C
Carica 2 (q 2 ) = 4 μC = 4 x 10 -6 C
Costante (k) = 9 x 10 9 Nm 2 .C -2
C = Coulomb, N = Newton, m = metro
Ricercato: Distanza tra le due cariche (r)
soluzione:
L'equazione della legge di Coulomb :
F = forza elettrica statica, k = costante di Coulomb, q = carica elettrica, r = distanza tra le due cariche
Distanza tra le due cariche (r) = 5 x 10⁻² metri = 5 x 10⁻² x 10² cm = 5 cm.
2. Due cariche sono separate da una distanza r . Se la forza elettrica statica è di 3.6 N, qual è la distanza tra le due cariche (1 μC = 10⁻⁶ C e k = 9.10⁹ Nm² · C⁻² )?
Conosciuto :
Forza elettrica (F 12 ) = 3.6 N
Carica 1 (q 1 ) = 9 μC = 9 x 10 -6 C
Carica 2 (q 2 ) = 4 μC = 4 x 10 -6 C
Costante di Coulomb (k) = 9 x 10 9 Nm 2 .C -2
C = Coulomb, N = Newton, m = metro
Ricercato: Distanza tra le due cariche (r)
soluzione:
Distanza tra le due cariche (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.
3. Tre cariche puntiformi come mostrato nella figura sottostante. Qual è l'intensità della forza elettrica statica nel punto A (k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 ; 1 μ = 10 -6 )
Conosciuto :
Ricarica A (qA) = -2 μC = -2 x 10-6 C
Carica B (q B ) = 8 μC = 8 x 10 -6 C
Carica C (q C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10 -6 C
Costante di Coulomb (k) = 9 x 10 9 Nm 2 .C -2
Distanza tra le cariche A e B (r AB ) = 4 cm = 4 x 10 -2 m
Distanza tra le cariche A e C (r AC ) = 3 cm = 3 x 10 -2 m
C = Coulomb, N = Newton, m = metro
Ricerca: La forza elettrica statica nel punto A
soluzione:
L'equazione della legge di Coulomb:
F = forza elettrica statica , k = costante di Coulomb , q = carica elettrica , r = distanza tra le due cariche
La forza elettrica statica nel punto A:
4. Tre cariche puntiformi come mostrato nella figura sottostante. Qual è l'intensità della forza di Coulomb subita dalla carica B (k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 ; 1 μC = 10 -6 C ).
Conosciuto :
q A = 10 µC = 10 x 10 -6 C = 10 -5 Coulomb
q B = 10 µC = 10 x 10 -6 = 10 -5 Coulomb
q C = 20 µC = 20 x 10 -6 = 2 x 10 -5 Coulomb
r AB = 0.1 metri = 10⁻¹ m
r BC = 0.1 metri = 10⁻¹ m
k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2
Ricercato: forza di Coulomb sperimentata dalla carica B
soluzione:
Sulla carica B agiscono due forze di Coulomb: la forza di Coulomb tra le cariche A e B (F AB ) e la forza di Coulomb tra le cariche B e C (F BC ). La forza di Coulomb subita dalla carica B è la risultante della forza F AB e della forza F BC.
Forza di Coulomb tra le cariche A e B:
La carica A è positiva e la carica B è positiva, quindi F AB punta verso la carica C.
Forza di Coulomb tra le cariche B e C:
La carica B è positiva e la carica C è positiva, quindi F BC punta verso la carica A.
Forza di Coulomb subita dalla carica B:
F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 N
La forza di Coulomb subita dalla carica B (F B ) è di 90 Newton. La direzione di F B è la stessa della direzione di F BC che punta verso la carica A.
5. Determinare l'intensità e la direzione della forza di Coulomb sulla carica B ( k = 9 x 10⁹ Nm² C⁻² , 1 μC = 10⁻⁶ C ).
Conosciuto :
Carica A (q A ) = +Q
Carica B (q B ) = -2Q
Carica C (q C ) = -Q
Distanza tra le cariche A e B (r AB ) = r
Distanza tra le cariche B e C (r BC ) = 2r
k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2
Ricerca: modulo e direzione della forza di Coulomb sulla carica B
soluzione:
Forza di Coulomb tra le cariche A e B:
La carica A è positiva e la carica B è negativa, quindi la direzione di F AB punta verso la carica A.
Forza di Coulomb tra la carica B e la carica C:
La carica B è negativa e la carica C è negativa, quindi la direzione di F BC punta verso la carica A.
Azione di forza netta sull'accusa B:
F = FAB + FBC = 2 k Q2/r2 + 0.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2 r-2
La direzione della forza punta verso la carica A o verso sinistra.
