Formula per la carica elettrica e la forza elettrica

Esempi di domande e formule relative alla carica elettrica e alla forza elettrica

Carica elettrica

1. Due cariche identiche, ciascuna con una massa di m = 9√3 x 10⁻⁴ ^kg , sono appese nello stesso punto mediante una fune di lunghezza l = 1 metro. Se le due cariche sono separate da una distanza a = 1 metro, allora l'intensità di ciascuna carica è….

A. 4 microcoulomb
B. 2 microcoulomb
C. 1 microcoulomb
D. 0,5 microcoulomb

Discussione
È noto che:
Due cariche identiche significano due cariche simili, dove le cariche simili si respingono.
Lunghezza della corda (l) = 1 metro
La distanza tra le due cariche (r) = 1 metro
Massa della carica (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Accelerazione di gravità (g) = 10 m/s²
Gravità (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg)(10 m/s²) = 9√3 x 10^-3 Newton
Chiesto : L'entità di ciascuna carica (q)
Risposta :

Didascalia :
F = Forza elettrica repulsiva tra i carichi 1 e 2
w₁ = Peso della palla 1
w₂ = Peso della palla 2
T₁ = Forza di tensione della fune 1
T_1x = Componente della forza di tensione della fune 1 sull'asse x
T_1y = Componente della forza di tensione della fune 1 sull'asse y
T₂ = Forza di tensione della fune 2
T_2x = Componente della forza di tensione della fune 2 sull'asse x
T_2y = Componente della forza di tensione della fune 2 sull'asse y
l₁ = lunghezza della corda 1
l_1x = componente della lunghezza della stringa sull'asse x
l_1y = componente della lunghezza della stringa sull'asse y

Calcola il valore di cos θ:

Calcola la forza di tensione della fune (T ₁ ):

Calcola il valore di sin θ:

Calcola la componente della forza di tensione sulla fune lungo l'asse x (T _1x ):

Le due sfere sono in equilibrio in modo che T _1x = F = 9 x 10 ^-3 Newton

Calcola la carica di ciascuna sfera utilizzando la formula della legge di Coulomb:

L'entità di ciascuna carica è 1 x 10^-6 Coulomb o 1 microCoulomb.
La risposta corretta è C.

Rendere un oggetto elettricamente carico

1. Due modi per dare una carica elettrica a un oggetto sono...
A. Sfregamento ed elettromagnetismo
B. Induzione ed elettromagnetismo
C. Strofinamento e induzione
D. Induzione e magnetizzazione
Discussione
Due modi per caricare elettricamente un oggetto sono lo sfregamento e l'induzione.
Lo sfregamento è un metodo per conferire a un oggetto una carica elettrica positiva o negativa strofinandolo con un altro oggetto, ad esempio strofinando una bacchetta di vetro con della lana o un pettine di plastica con dei capelli asciutti. Durante l'attrito, gli elettroni si spostano da un oggetto all'altro, in modo che un oggetto abbia un eccesso di elettroni (carenza di protoni) e si carichi negativamente, mentre l'altro oggetto abbia una carenza di elettroni (carenza di protoni) e si carichi positivamente.
L'induzione è un metodo per caricare elettricamente un oggetto avvicinandolo a una sfera metallica neutra, senza però toccarla. L'oggetto da caricare deve possedere elettroni liberi, poiché questi possono muoversi quando indotti da un oggetto elettricamente carico. Gli oggetti metallici, in genere, hanno elettroni liberi. Oggetti come vetro, plastica o legno non possono essere caricati elettricamente per induzione perché non possiedono elettroni liberi.
La risposta corretta è C.

Tipi di carica elettrica

2. Quattro oggetti carichi (P, Q, R e S) si comportano come segue: P e Q si respingono, P e R si attraggono, R e S si respingono. Quale delle seguenti affermazioni è corretta?
A. Se P è carico negativamente, allora S è carico negativamente.
B. Se Q è carico negativamente, allora S è carico negativamente.
C. Se R è carico negativamente, allora P è carico negativamente
D. Se S è carico negativamente, allora P è carico positivamente.
Discussione
P e Q si respingono perché hanno la stessa carica.
P e R si attraggono, quindi P e R hanno cariche opposte
R e S si respingono, quindi R e S hanno la stessa carica

Quindi, se P e Q sono caricati positivamente, allora R e S sono caricati negativamente, oppure se P e Q sono caricati negativamente, allora R e S sono caricati positivamente.
La risposta corretta è D.

3. Domande delle Olimpiadi Nazionali di Scienze del 2011 per le scuole medie inferiori a livello di distretto/città n. 59
Si dice che un oggetto è carico positivamente se...
A. L'oggetto riceve protoni
B. Gli oggetti rilasciano protoni
C. Gli oggetti ricevono elettroni
D. Gli oggetti rilasciano elettroni
Discussione
I protoni hanno carica positiva, mentre gli elettroni hanno carica negativa. I protoni si trovano al centro degli atomi, impedendo loro di spostarsi da un oggetto all'altro. Gli elettroni, invece, si trovano sulla superficie degli atomi, consentendo loro di spostarsi da un oggetto all'altro. Gli oggetti si caricano elettricamente cedendo o acquistando elettroni. Se un oggetto acquista elettroni, ha un eccesso di elettroni (una carenza di protoni), con conseguente carica negativa. Se un oggetto cede elettroni, ha un eccesso di elettroni (un eccesso di protoni), con conseguente carica positiva.
Quindi, in base alla domanda precedente, si dice che un oggetto ha una carica positiva se rilascia elettroni.
La risposta corretta è D.

Luce elettrica

4. Due cariche elettriche di Q ciascuna₁ e Q₂ Se una carica si trova a una distanza R, la forza repulsiva tra le cariche è di 100 N. Se la distanza tra le due cariche viene ridotta a 1/3 R, la forza repulsiva tra le cariche elettriche diventa...
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Discussione
È noto che:
Carica elettrica 1 = Q₁
Carica elettrica 2 = Q₂
Distanza tra le due cariche = R
La forza repulsiva tra le due cariche (F) = 100 Newton
La forza repulsiva significa che entrambe le cariche elettriche sono dello stesso tipo, entrambe positive o entrambe negative.
Domanda: Se la distanza tra le due cariche viene ridotta a 1/3 R, allora la forza repulsiva della carica elettrica diventa...
Risposta :
Formula della legge di Coulomb:
F = k Q₁ Q₂ / R₂
Supponiamo che R = 1, allora il valore di Q₁.Q₂ può essere calcolato:

Se la distanza tra le due cariche si riduce a 1/3 R, la forza repulsiva della carica elettrica (F) diventa:

La risposta corretta è D.

5. Carica puntuale Q₁ = +4e e carica puntiforme Q₂ = -3e sono tenute a una distanza di 0,3 m l'una dall'altra, come mostrato nella figura sottostante. In modo che la forza elettrica che agisce sulla carica Q₂ è zero, la carica puntiforme Q₃ = +16e dovrebbe essere inserito in….
A. 0,3 m a sinistra di Q₁
B. 0,6 m a destra di Q₁
C. 0,6 m a destra di Q₂
D. 0,9 m a sinistra di Q₂
Discussione
È noto che:
La carica di un elettrone (-e) o di un protone (+e) = 1,60 x 10 ^{all'19 ottobre} Coulomb
Tariffa di ricarica Q₁ = +4e
Tariffa di ricarica Q₂ = -3e
Tariffa di ricarica Q₃ = +16e
La distanza tra le cariche puntiformi Q₁ e punto di ricarica Q₂ = 0,3 metri
Domanda: Quindi la forza elettrica che agisce sulla carica Q₂ è zero, la carica puntiforme Q₃ = +16e dovrebbe essere inserito in….
Risposta :
La forza elettrica tra le cariche Q₁ e caricare Q₂ :

La carica Q ₁ è positiva e la carica Q ₂ è negativa, quindi la direzione della forza elettrica F ₁₂ è verso sinistra (verso la carica Q ₁ ).

In modo che la forza elettrica risultante che agisce sulla carica Q₂ se è zero allora l'intensità della forza elettrica tra le cariche Q₂ e caricare Q₃ (F₃₂) = modulo della forza elettrica tra le cariche Q₁ e caricare Q₂ (F₁₂) e direzione F₃₂ deve essere opposto alla direzione di F₁₂Direzione F₁₂ a sinistra, quindi la direzione F₃₂ deve andare a destra. Ricorda Q₃ è positivo e Q₂ è una carica negativa, quindi la direzione di F₃₂ a destra quindi la carica Q₃ deve essere posizionato a destra di Q₂

La distanza tra la carica Q2 _e la carica Q3 _viene calcolata utilizzando la formula della legge di Coulomb:

La risposta corretta è C.

Fonte della domanda:

Domande di fisica per la scuola media (OSN)