쿨롱 법칙 - 문제점과 해법

1. 두 개의 점 전하, Q_A = +8 μC 및 Q_B -5 μC의 전류 밀도를 가진 두 전자는 거리 r = 10 cm만큼 떨어져 있습니다. 이때, 두 전자의 전기장의 크기는 얼마입니까? 전기력상수 k = 8.988 x 10⁹ Nm²C^{- 2} = 9x10⁹ Nm²C^{- 2}.

알려진 바에 따르면:

요금 A (q_A) = +8 μC = +8 x 10^-6 C

전하 B(q)_B) = -5 μC = -5 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^{- 2}

The 거리 전하 A와 B 사이 (r_AB) = 10cm = 0.1m

구함 : 전기력의 크기

솔루션 :

공식 쿨롱의 법칙 :

전기력의 크기:

2. 아래 그림과 같이 두 개의 대전 입자가 있습니다. Q_P = +10 μC 및 Q_q = +20 μC 두 물체 사이의 거리가 r = 10cm일 때, 정전기력의 크기는 얼마입니까?

알려진 바에 따르면:

전하 P(Q)_P) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

전하 Q(Q)_Q) = +20 μC = +20 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^{- 2}

전하 P와 Q 사이의 거리 (r_PQ) = 12cm = 0.12m = 12 x 10^-2 m

구함: T전기력의 크기

솔루션 :

3. 아래 그림과 같이 세 개의 대전 입자가 일렬로 배열되어 있습니다. 전하 A = -5 μC, 전하 B = +10 μC, 전하 C = -12 μC입니다. 다른 두 전하로 인해 입자 B에 작용하는 알짜 정전기력을 계산하십시오.

알려진 바에 따르면:

전하 A(q)_A) = -5 μC = -5 x 10^-6 C

전하 B(q)_B) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

전하 C(q)_C) = -12 μC = -12 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^{- 2}

입자 A와 B 사이의 거리(r)_AB) = 6cm = 0.06m = 6 x 10^-2 m

입자 B와 C 사이의 거리(r)_BC) = 4cm = 0.04m = 4 x 10^-2 m

구함: 입자 B에 작용하는 알짜 정전기력의 크기와 방향

솔루션 :

입자 B에 작용하는 알짜힘은 힘 F와 다른 힘들의 벡터 합입니다._BA 입자 A가 입자 B에 가하는 힘과 힘 F_BC 입자 C가 입자 B에 가하는 힘.

힘 F_BA 입자 A가 입자 B에 가하는 힘 :

 

정전기력의 방향은 입자 A를 가리킵니다(왼쪽 방향).

힘 F_BC 입자 A가 입자 B에 가하는 힘 :

 

정전기력의 방향은 입자 C를 가리킵니다(오른쪽 방향).

입자 B에 작용하는 알짜 정전기력 :

F_B = 에프_AB -F_BC = 675 N – 125 N = 550 뉴턴.

입자 B에 작용하는 알짜 정전기력의 방향은 입자 C를 향한다(오른쪽을 향한다).

4. +Q₁ = 10 μC, +Q₂ = 50 μC 및 Q₃ 아래 그림과 같이 두 입자가 분리되어 있습니다. 입자 2에 작용하는 알짜 정전기력이 0일 때, 입자 3의 정전하는 얼마입니까?

알려진 바에 따르면:

전하 1 (q₁) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

전하 2 (q₂) = +50 μC = +50 x 10^-6 C

전하 1과 2 사이의 거리(r)₁₂) = 2cm = 0.02m = 2 x 10^-2 m

전하 2와 전하 3 사이의 거리(r)₂₃) = 6cm = 0.06m = 6 x 10^-2 m

입자 2에 작용하는 순 정전기력(F)₂) = 0

구함 : 전하 3 (q₃)

솔루션 :

입자 2에 작용하는 알짜힘은 다음과 같습니다. 벡터 힘 F의 합₂₁ 입자 1이 입자 2에 가하는 힘과 힘 F₂₃ 입자 3이 입자 2에 가하는 힘.

힘 F₂₁ 입자 1이 입자 2에 가하는 힘:

정전기력의 방향은 입자 3을 가리킵니다(오른쪽 방향).

힘 F₂₃ 입자 3이 입자 2에 가하는 힘: 

정전기력의 방향은 입자 1을 가리킵니다(왼쪽 방향).

입자 2에 작용하는 알짜 정전기력은 0입니다.