חוק קולומב - בעיות ופתרונות

1. שתי מטעני נקודתיים, QA = +8 מיקרוצלזיוס ו-QB = -5 μC, מופרדים במרחק r = 10 ס"מ. מהו גודל ה כוח חשמליהקבוע k = 8.988 x 109 Nm2C-2 = 9 x 109 Nm2C-2.

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 1

ידוע:

מטען A (qA ) = +8 μC = +8 x 10-6 C

מטען B (q B ) = -5 מיקרוצלזיוס = -5 x 10-6 מעלות צלזיוס

k = 9 x 10^ 9 ננומטר 2 C −2

המרחק בין מטענים A ו-B (r AB ) = 10 ס"מ = 0.1 מטר

מבוקש : גודל הכוח החשמלי

פתרון:

נוסחת חוק קולומב :

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 2

גודל הכוח החשמלי:

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 16

[IRP]

2. שני חלקיקים טעונים כפי שמוצג באיור למטה. QP = +10 μC ו-Qq = +20 μC מופרדים זה מזה במרחק r = 10 ס"מ. מהו גודל הכוח האלקטרוסטטי?

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 4

ידוע:

מטען P (QP ) = +10 מיקרוצלזיוס = +10 x 10-6 מעלות צלזיוס

מטען Q (Q Q ) = +20 מיקרוצלזיוס = +20 x 10-6 מעלות צלזיוס

k = 9 x 10^ 9 ננומטר 2 C −2

המרחק בין המטענים P ו-Q (r PQ ) = 12 ס"מ = 0.12 מטר = 12 x 10-2 מטר

מבוקש: גודל הכוח החשמלי

פתרון:

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 15

[IRP]

3. שלושה חלקיקים טעונים מסודרים בקו כפי שמוצג באיור למטה. מטען A = -5 μC, מטען B = +10 μC ומטען C = -12 μC. חשב את הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק B עקב שני המטענים האחרים.

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 6

ידוע:

מטען A (qA ) = -5 מיקרוצלזיוס = -5 x 10-6 מעלות צלזיוס

מטען B (q B ) = +10 μC = +10 x 10-6 C

מטען C (qC ) = -12 מיקרוצלזיוס = -12 x 10-6 מעלות צלזיוס

k = 9 x 10^ 9 ננומטר 2 C −2

המרחק בין החלקיקים A ו-B (r AB ) = 6 ס"מ = 0.06 מטר = 6 x 10⁻² מטר

המרחק בין החלקיקים B ו-C (rBC ) = 4 ס"מ = 0.04 מטר = 4 x 10-2 מטר

מבוקש: גודל וכיוון הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק B

פתרון:

הכוח נטו על חלקיק B הוא סכום הווקטורים של הכוח FBA המופעל על חלקיק B על ידי חלקיק A והכוח FBC המופעל על חלקיק B על ידי חלקיק C.

הכוח F BA המופעל על חלקיק B על ידי חלקיק A:

 

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 14

כיוון הכוח האלקטרוסטטי מצביע על חלקיק A (הצבע שמאלה).

הכוח FBC המופעל על חלקיק B על ידי חלקיק A:

 

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 13

כיוון הכוח האלקטרוסטטי מצביע על חלקיק C (הצבעה ימינה).

הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק B :

FB = FAB – FBC = 675 N – 125 N = 550 ניוטון.

כיוון הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק B מצביע על חלקיק C (מצביע ימינה).

[IRP]

4. ‏+Q1 = 10 μC, ‏+Q2 = 50 μC ו-Q3 מופרדים כפי שמוצג באיור למטה. מהו המטען האלקטרוסטטי על חלקיק 3 אם הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק 2 הוא אפס.

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 9

ידוע:

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

מטען 2 (q² ) = +50 מיקרוצלזיוס = +50 x 10-6 מעלות צלזיוס

המרחק בין מטענים 1 ו-2 (r12 ) = 2 ס"מ = 0.02 מטר = 2 x 10-2 מטר

המרחק בין מטען 2 למטען 3 (r²3 ) = 6 ס"מ = 0.06 מטר = 6 x 10⁻² מטר

הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק 2 (F2 ) = 0

מבוקש : מטען 3 (q 3 )

פתרון:

הכוח נטו על חלקיק 2 הוא סכום הווקטורים של הכוח F21 המופעל על חלקיק 2 על ידי חלקיק 1 והכוח F23 המופעל על חלקיק 2 על ידי חלקיק 3.

הכוח F21 המופעל על חלקיק 2 על ידי חלקיק 1:

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 10

כיוון הכוח האלקטרוסטטי מצביע על חלקיק 3 (הצבע ימינה).

הכוח F23 מופעל על חלקיק 2 על ידי חלקיק 3: 

כיוון הכוח האלקטרוסטטי מצביע על חלקיק 1 (הצבע שמאלה).

הכוח האלקטרוסטטי נטו על חלקיק 2 = 0:

חוק קולומב - בעיות ופתרונות 11

השאירו תגובה