שאלות לדוגמה על חוק קולומב

10 דוגמאות לחוק קולומב

1. שני מטענים מסודרים כפי שמוצג באיור למטה. המטען ב-A הוא +8 מיקרו קולומב והמטען ב-B הוא -5 מיקרו קולומב. גודל כוח הקולומב הפועל על שני המטענים הוא... (k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 מיקרו קולומב = 10 ^{^-6} C)

דִיוּן
זה ידוע :

נשאל גודל הכוח החשמלי הפועל על שני המטענים
ג'וואב :

נוסחת חוק קולומב :

גודל הכוח החשמלי הפועל על שני המטענים:

2. המטען החשמלי P = +10 מיקרו קולומב והמטען החשמלי Q = +20 מיקרו קולומב מופרדים כפי שמוצג באיור. גודל כוח הקולומב הפועל על שני המטענים הוא...

דִיוּן
זה ידוע :

נשאל גודל כוח קולומב הפועל על שני המטענים
ג'וואב :

גודל כוח קולומב או הכוח החשמלי הפועל על שני המטענים הוא 125 ניוטון.

3. שלושה מטענים חשמליים ממוקמים בנפרד כפי שמוצג בתמונה! מטען A = -5 מיקרו קולון, מטען B = +10 מיקרו קולון, ומטען C = -12 מיקרו קולון. גודל וכיוון הכוח החשמלי על מטען B הם...

דִיוּן
זה ידוע :

נשאל גודל וכיוון הכוח החשמלי על מטען B
ג'וואב :
הכוח החשמלי על מטען B הוא התוצאה של הכוח החשמלי בין מטענים A ו-B והכוח החשמלי בין מטענים B ו-C.
הכוח החשמלי בין מטענים A ו-B :

מטען A הוא שלילי ומטען B הוא חיובי, לכן כיוון כוח קולומב הוא לכיוון מטען A והרחק ממטען B (שמאלה).
הכוח החשמלי בין מטענים B ו-C :

מטען B הוא חיובי ומטען C הוא שלילי, לכן כיוון כוח קולומב הוא לכיוון מטען C והרחק ממטען B (לימין).
כוח חשמלי שנוצר על מטען B :
כיוון F_AB שמאלה וכיוון F_BC מִיָמִין.
F_B =F_AB - פ_BC = 675 ניוטון – 125 ניוטון = 550 ניוטון.
כיוון הכוח החשמלי המתקבל על מטען B (F_B) = כיוון הכוח החשמלי F_AB, כלומר לכיוון מטען C (ימין).

4. המטענים החשמליים +Q1 ₌ 10 מיקרו קולומב, +Q2 ₌ 50 מיקרו קולומב ו-Q3 _{מופרדים} כפי שמוצג באיור. כך שהכוח החשמלי הפועל על המטען Q2 ₌ אפס, אז המטען Q3 _הוא ...

דִיוּן
זה ידוע :
מטען 1 (q₁) = +10 מיקרוצלזיוס = +10 x 10^-6 קולומב
מטען 2 (q₂) = +50 מיקרוצלזיוס = +50 x 10^-6 קולומב
המרחק בין מטענים 1 ו-2 (r₁₂) = 2 ס"מ = 0,02 מטר = 2 x 10^-2 m
המרחק בין מטענים 2 ו-3 (r₂₃) = 6 ס"מ = 0,06 מטר = 6 x 10^-2 m
הכוח החשמלי המתקבל על מטען 2 (F₂) = 0
נשאל מטען 3 (q₃)
ג'וואב :
הכוח החשמלי על מטען 2 הוא התוצאה של הכוח החשמלי בין מטענים 1 ו-2 עם הכוח החשמלי בין מטענים 2 ו-3.
הכוח החשמלי בין מטענים 1 ו-2 :

מטען 1 חיובי ומטען 2 חיובי, לכן הכיוון הוא F₁₂ הוא לכיוון מטען 3 (מימין).
הכוח החשמלי בין מטענים 2 ו-3 :

מטען 2 חיובי ומטען 3 חיובי, לכן הכיוון הוא F₂₃ נמצא לכיוון מטען 1 (שמאלה).
כוח חשמלי שנוצר על מטען 2 = 0 :
כיוון F₁₂ ימינה וכיוון F₂₃ מִשְׂמֹאל.

5. בתמונה בצד, כוח הדחייה שחווים שני המטענים הוא 144 ניוטון, כך שהמרחק בין שני המטענים הוא... ( 1 μC = ^10⁻⁶C ו- ^{k = 9.10⁻⁶Nm².C⁻²} )

4 ס"מ

ב. 5 ס"מ

כ-8 ס"מ

D. 10 ס"מ

12 ס"מ מזרח

דִיוּן

ידוע כי:

כוח חשמלי (F12 ₎ = 144 ניוטון

מטען 1 (q² ₎ = 10 מיקרוצלזיוס = 10 x 10-6 ^מעלות צלזיוס

מטען 2 (q² ₎ = 4 מיקרוצלזיוס = 4 x 10-6 ^מעלות צלזיוס

קבוע קולומב (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

C = קולומב, N = ניוטון, m = מטר

שאלה: המרחק בין שני המטענים (r)

תשובה:

נוסחת חוק קולומב:

תיאור: F = כוח חשמלי, k = קבוע קולומב, q = מטען חשמלי, r = המרחק בין שני המטענים החשמליים.

המרחק בין שני המטענים (r) = 5 x 10⁻² ^מטרים = 5 x 10⁻² ^x 10⁻² ^{סנטימטרים} = 5 סנטימטרים.

התשובה הנכונה היא ב'.

6. ^שני מטענים חשמליים מוצגים בתמונה למטה. אם כוח קולומב שחווים שני המטענים הוא 3,6 ניוטון, אז המרחק בין שני המטענים הוא... ( 1 μC = 10⁻⁶C ^ו- k = ^{9.10⁻⁶Nm².C⁻² )}

30,0 ס"מ

ב. 27,0 ס"מ

כ-9,0 ס"מ

D. 3,0 ס"מ

0,3 ס"מ מזרח

12 ס"מ מזרח

דִיוּן

ידוע כי:

כוח חשמלי (F12 ₎ = 3,6 ניוטון

מטען 1 (q² ₎ = 9 מיקרוצלזיוס = 9 x 10-6 ^מעלות צלזיוס

מטען 2 (q² ₎ = 4 מיקרוצלזיוס = 4 x 10-6 ^מעלות צלזיוס

קבוע קולומב (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

C = קולומב, N = ניוטון, m = מטר

שאלה: המרחק בין שני המטענים (r)

תשובה:

נוסחת חוק קולומב:

תיאור: F = כוח חשמלי, k = קבוע קולומב, q = מטען חשמלי, r = המרחק בין שני המטענים החשמליים.

המרחק בין שני המטענים (r) = 0,3 מטרים = 0,3 x 100 סנטימטרים = 30 סנטימטרים.

התשובה הנכונה היא א'.

7. שלושה מטענים נקודתיים ממוקמים בפינות של משולש, כפי שמוצג באיור. גודל כוח קולומב בנקודה A הוא... (k = 9.10 ^{^9} Nm² .C ^{-2 ;} 1 μ = 10^ ⁶ )

א. 10 צפון

ב. 60 צפון

C. 90 צפון

ד. 90 √2 N

ה. 100 √2 N

דִיוּן

ידוע כי:

מטען A (qA ₎ = -2 μC = -2 x ^10-6 C

מטען B (qB ₎ = 8 מיקרוצלזיוס = 8 x ^10-6 מעלות צלזיוס

מטען C (qC ₎ = 4,5 מיקרו-C = 4,5 x ^10-6 C

קבוע קולומב (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

המרחק בין מטענים A ו-B (r _AB ) = 4 ס"מ = 4 x ^10⁻² מטרים

המרחק בין מטענים A ו-C (rAC ₎ = 3 ס"מ = 3 x ^10-2 מטרים

C = קולומב, N = ניוטון, m = מטר

שאלה: כוח חשמלי בנקודה A

תשובה:

נוסחת חוק קולומב:

תיאור: F = כוח חשמלי, k = קבוע קולומב, q = מטען חשמלי, r = המרחק בין שני המטענים החשמליים.

כוח חשמלי בנקודה A:

F _AB ו- F _AC יוצרים זווית ישרה ולכן הכוח המתקבל מחושב באמצעות נוסחת פיתגורס.

התשובה הנכונה היא ד'.

8. שני עצמים בעלי מטען חשמלי Q₁ ו-Q₂ במרחק של r ס"מ, הוא יוצר כוח דחייה של 10 ניוטון. אז המטען Q₁ מוזז כך שהכוח שנוצר הופך ל-40 ניוטון. הקבוע k = 9 x 10⁹ ננומטר².C^-2, אז המטען Q₁ חייב להיות מועבר על ידי…

א. 1/2 r הרחק מ-Q ₂

ב. חצי r מתקרב ל-Q ₂

ג. 1 r מתרחק מ-Q ₂

ד. 2 r מתקרב ל-Q ₂

E. 2 r מתרחק מ-Q ₂

דִיוּן

ידוע כי:

המרחק בין Q1 _ל- Q2 ₌ r ס"מ

כוח דחייה (F) = 10 ניוטון

אם מטען Q1 _מוזז , כוח הדחייה (F) = 40 ניוטון

קבוע (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

שאלה: מטען Q1 _חייב להיות מועבר על ידי...

תשובה:

נוסחת כוח חשמלי:

^F = k _Q1 Q2 _/ r2

המרחק (r) הוא ביחס הפוך לכוח (F). משמעות הדבר היא שאם הכוח גדול יותר, המרחק בין המטענים יהיה קטן יותר. לכן, מטען Q1 _חייב להתקרב למטען Q2_.

התשובה הנכונה היא ב'.

9. מטען חשמלי +q₃ = 20 מיקרוצלזיוס, +q₂ = 10 מיקרוצלזיוס ו-q₁ מופרדים כפי שמוצג בתמונה. כך שכוח קולומב הפועל על המטען q₂ = אפס אז המטען q₁ הוא …
א. +2 מיקרוצלזיוס
ב. –2 מיקרוצלזיוס
ג. +5 מיקרוצלזיוס
ד. –5 מיקרוצלזיוס
E. +8 מיקרוצלזיוס
דיון:
זה ידוע :
+q₃ = 20 מיקרוצלזיוס
+q₂ = 10 מיקרוצלזיוס
נשאל :
q₁ =?
ג'וואב :
בטעינה q₂ כוח עבודה F₂₃ ו-F₂₁, כאשר F₂₃ מכוון שמאלה. כך שהכוח המתקבל הפועל על q₂ שווה לאפס אז q₁ חייב להיות חיובי כך שהכוח F₂₁ פונה ימינה.
טעינה q₁ = +5 מיקרוצלזיוס.
התשובה הנכונה היא ג'.

10. שלושה מטענים חשמליים +q1 ₌ 5 μC, +q2 ₌ 10 μC ו-+q3 ₌ 10 μC נמצאים בקו. אם a = 10 ס"מ, אז גודל וכיוון הכוח החשמלי הפועל על מטען q2 _הם ... (k = 9 x ¹⁰⁹ Nm2 ^C - ² )

א. 7,5 צפון לכיוון q₁
ב. 11,25 צפון לכיוון q₂
C. 15 צפון לכיוון q₁
ד. 22,5 צפון לכיוון q₁
מזרח 78,75 צפון לכיוון q₁
דיון:
זה ידוע :
q₁= 5 מיקרוצלזיוס, q₂ = 10 מיקרוצלזיוס ו-q₃ = 10 מיקרוצלזיוס
א = 0,1 מטר

נשאל :
גודל וכיוון כוח קולומב המתקבל על q₂ ?
ג'וואב :
שני כוחות קולומב פועלים על q₂, כלומר פ₂₁ ו-F₂₃, כאשר כיווני שני הכוחות הללו מנוגדים. q₁ חיובי ו-q₂ חיובי כך שהכוח F₂₁ פונה ימינה (לכיוון q)₃). ש₂ חיובי ו-q₃ חיובי כך שהכוח F₂₃ פונה שמאלה (לכיוון q)₁).

גודל הכוח החשמלי המתקבל = 90 ניוטון – 11,25 ניוטון = 78,75 ניוטון.
כיוון הכוח המתקבל זהה לכיוון הכוח F₂₃, לכיוון ש₁.
התשובה הנכונה היא ה'.