נוסחה למטען חשמלי וכוח חשמלי

שאלות ונוסחאות לדוגמה עבור מטען חשמלי וכוח חשמלי

מטען חשמלי

1. שני מטענים זהים, כל אחד עם מסה של m = 9√3 x 10-4 ^ק"ג , תלויים באותה נקודה באמצעות חבל באורך l = 1 מטר. אם שני המטענים מופרדים במרחק של a = 1 מטר, אז גודל כל מטען הוא….

א. 4 מיקרוקולומב
ב. 2 מיקרוקולומב
מיקרוקולומב ג. 1
ד. 0,5 מיקרוקולומב

דִיוּן
ידוע כי:
שני מטענים זהים פירושם שני מטענים דומים, כאשר מטענים דומים דוחים זה את זה.
אורך חבל (ליטר) = מטר אחד
המרחק בין שני המטענים (r) = מטר אחד
מסת המטען (מ') = 9√3 x 10^-4 kg
תאוצה עקב כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה²
כוח משיכה (w) = mg = (9√3 x 10^-4 ק"ג)(10 מטר/שנייה²) = 9√3 x 10^-3 ניוטון
נשאל גודל כל מטען (q)
תשובה:

כיתוב:
F = כוח חשמלי דוחה בין עומסים 1 ו-2
w₁ = כוח המשיכה של הכדור 1
w₂ = כוח המשיכה של הכדור 2
T₁ = כוח מתיחת חבל 1
T_1x = רכיב כוח המתיחה של חבל 1 על ציר ה-x
T_1y = רכיב כוח המתיחה של חבל 1 על ציר ה-y
T₂ = כוח מתיחת חבל 2
T_2x = רכיב כוח המתיחה של חבל 2 על ציר ה-x
T_2y = רכיב כוח המתיחה של חבל 2 על ציר ה-y
l₁ = אורך חבל 1
l_1x = רכיב אורך המחרוזת על ציר ה-x
l_1y = רכיב אורך המחרוזת על ציר ה-y

חשב את הערך של cos θ:

חשב את כוח המתיחה של החבל (T1 ₎ :

חשב את הערך של sin θ:

חשב את רכיב כוח המתיחה על החבל על ציר ה-x (T1x ₎ :

שני הכדורים נמצאים בשיווי משקל כך ש- T _1x = F = 9 x ^10-3 ניוטון

חשב את המטען של כל כדור באמצעות נוסחת חוק קולומב:

גודל כל מטען הוא 1 x 10^-6 קולון או מיקרוקולון אחד.
התשובה הנכונה היא ג'.

יצירת אובייקט טעון חשמלית

1. שתי דרכים להעניק מטען חשמלי לאובייקט הן...
א. שפשוף ואלקטרומגנטיות
ב. אינדוקציה ואלקטרומגנטיות
ג. שפשוף ואינדוקציה
ד. אינדוקציה ומגנטיזציה
דִיוּן
שתי דרכים להעניק מטען חשמלי לאובייקט הן שפשוף ואינדוקציה.
שפשוף הוא דרך לגרום לחפץ להיות בעל מטען חשמלי חיובי או שלילי על ידי שפשוף החפץ עם חפץ אחר, למשל שפשוף מוט זכוכית עם צמר או שפשוף מסרק פלסטיק עם שיער יבש. במהלך חיכוך, אלקטרונים נעים מעצם אחד לאחר כך שלעצם אחד יש עודף אלקטרונים (חסר פרוטונים) ואז הופך לטעון שלילי ולעצם השני יש חוסר אלקטרונים (חסר פרוטונים) ואז הופך לטעון חיובי.
אינדוקציה היא שיטה לטעינת עצם על ידי קירבת העצם הטעון לכדור מתכת ניטרלי, אך מבלי לגעת בו. העצם המיועד לטעינה חייב להכיל אלקטרונים חופשיים, מכיוון שאלקטרונים חופשיים אלה יכולים לנוע כאשר הם מושרים על ידי עצם טעון חשמלית. לעצמים מתכתיים יש בדרך כלל אלקטרונים חופשיים. לא ניתן לטעון עצם כמו זכוכית, פלסטיק או עץ חשמלית באמצעות אינדוקציה מכיוון שלעצמים אלה אין אלקטרונים חופשיים.
התשובה הנכונה היא ג'.

סוגי מטען חשמלי

2. ארבעה עצמים טעונים (P, Q, R ו-S) מתנהגים באופן הבא. P ו-Q דוחים זה את זה, P ו-R מושכים זה את זה, R ו-S דוחים זה את זה. איזו מהטענות הבאות נכונה?
א. אם P טעון שלילית, אז S טעון שלילית.
ב. אם Q טעון שלילית, אז S טעון שלילית.
ג. אם R טעון שלילית, אז P טעון שלילית
ד. אם S טעון שלילית, אז P טעון חיובי.
דִיוּן
ל-P ול-Q יש את אותו מטען.
P ו-R מושכים זה את זה, לכן ל-P ול-R יש מטענים לא שונים
R ו-S דוחים זה את זה, לכן ל-R ול-S יש את אותו המטען

לכן, אם P ו-Q טעונים באופן חיובי, אז R ו-S טעונים באופן שלילי, או אם P ו-Q טעונים באופן שלילי, אז R ו-S טעונים באופן חיובי.
התשובה הנכונה היא ד'.

3. שאלות באולימפיאדת המדעים הלאומית 2011 לחטיבות ביניים ברמת ריג'נסי/סיטי מס' 59
אומרים שעצם טעון באופן חיובי אם...
א. העצם מקבל פרוטונים
ב. עצמים משחררים פרוטונים
ג. עצמים קולטים אלקטרונים
ד. עצמים משחררים אלקטרונים
דִיוּן
פרוטונים טעונים באופן חיובי, בעוד שאלקטרונים טעונים באופן שלילי. פרוטונים ממוקמים במרכז האטומים, מה שמונע מהם לנוע מעצם אחד לאחר. אלקטרונים, לעומת זאת, ממוקמים על פני האטומים, מה שמאפשר להם לנוע מעצם אחד לאחר. עצמים נטענים חשמלית על ידי שחרור אלקטרונים או על ידי צבירת אלקטרונים. אם עצם צובר אלקטרונים, יש לו עודף אלקטרונים (חוסר בפרוטונים), וכתוצאה מכך מטען שלילי. אם עצם משחרר אלקטרונים, יש לו עודף אלקטרונים (עודף פרוטונים), וכתוצאה מכך מטען חיובי.
אז בהתבסס על השאלה לעיל, אומרים שלעצם יש מטען חיובי אם הוא משחרר אלקטרונים.
התשובה הנכונה היא ד'.

כוח חשמלי

4. שני מטענים חשמליים של Q כל אחד₁ ו-Q₂ נמצא במרחק R בעל כוח דחייה של 100 ניוטון. אם המרחק בין שני המטענים מצטמצם ל-1/3 R, אז כוח הדחייה של המטענים החשמליים הופך ל...
א. 33,33 צפון
ב. 100 צפון
C. 300 צפון
ד. 900 צפון
דִיוּן
ידוע כי:
מטען חשמלי 1 = Q₁
מטען חשמלי 2 = Q₂
המרחק בין שני המטענים = R
כוח הדחייה בין שני המטענים (F) = 100 ניוטון
כוח דחייה פירושו ששני המטענים החשמליים הם מאותו סוג, שניהם חיוביים או שניהם שליליים.
נשאל: אם המרחק בין שני המטענים מצטמצם ל-1/3 R, אז כוח הדחייה של המטען החשמלי הופך...
תשובה:
נוסחת חוק קולומב:
F = k Q₁ Q₂ / R₂
נניח ש-R = 1 אז הערך של Q₁.Q₂ ניתן לחשב:

אם המרחק בין שני המטענים מצטמצם ל-1/3 R, אז כוח הדחייה של המטען החשמלי (F) הופך ל:

התשובה הנכונה היא ד'.

5. מטען נקודתי Q₁ = +4e ומטען נקודתי Q₂ = -3e מוחזקים במרחק של 0,3 מטר זה מזה, כפי שמוצג באיור למטה. כך שהכוח החשמלי הפועל על המטען Q₂ הוא אפס, המטען הנקודתי Q₃ = +16e צריך להיות ממוקם ב….
א. 0,3 מטר משמאל ל-Q₁
ב. 0,6 מטר מימין ל-Q₁
כ-0,6 מטר מימין ל-Q₂
ד. 0,9 מטר משמאל ל-Q₂
דִיוּן
ידוע כי:
מטען של אלקטרון (-e) או פרוטון (+e) = 1,60 x 10^-19 קולומב
מטען נקודתי Q₁ = +4e
מטען נקודתי Q₂ = -3e
מטען נקודתי Q₃ = +16e
המרחק בין מטענים נקודתיים Q₁ ומטען נקודתי Q₂ = 0,3 מטר
שאלה: כך שהכוח החשמלי הפועל על מטען Q₂ הוא אפס, המטען הנקודתי Q₃ = +16e צריך להיות ממוקם ב….
תשובה:
הכוח החשמלי בין מטענים Q₁ ומטען Q₂ :

המטען Q1 _חיובי והמטען Q2 _שלילי , כך שכיוון הכוח החשמלי F12 _הוא שמאלה (לכיוון המטען Q1 ₎.

כך שהכוח החשמלי המתקבל הפועל על מטען Q₂ אם הוא אפס, אז גודל הכוח החשמלי בין המטענים Q₂ ומטען Q₃ (F₃₂) = גודל הכוח החשמלי בין מטענים Q₁ ומטען Q₂ (F₁₂) וכיוון F₃₂ חייב להיות הפוך לכיוון של F₁₂כיוון F₁₂ שמאלה ומכאן הכיוון F₃₂ חייב ללכת ימינה. זכור את Q₃ חיובי ו-Q₂ הוא מטען שלילי, כך שכיוון F₃₂ ימינה ואז המטען Q₃ יש למקם אותו מימין ל-Q₂

המרחק בין מטען Q2 _למטען Q3 _מחושב באמצעות נוסחת חוק קולומב:

התשובה הנכונה היא ג'.

מקור השאלה:

שאלות בנושא OSN בפיזיקה בחטיבת הביניים