Электр күчү - көйгөйлөр жана аларды чечүү жолдору
1. Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй үч заряд . В заряды тарабынан таасир этүүчү электр күчү кандай. k = 9 x 109 Нм2 C −2 , 1 μC = 10 −6 C.
Белгилүү:
qA = 10 µC = 10 x 10-6 C = 10-5 Кулон
q B = 10 µC = 10 x 10 -6 = 10 -5 Кулон
q C = 20 µC = 20 x 10 -6 = 2 x 10 -5 Кулон
r AB = 0.1 м = 10 -1 м
r BC = 0.1 м = 10 -1 м
k = 9 x 10 9 Нм 2 C −2
Изделет: B заряды тарабынан таасир этүүчү электр күчү
Чечим:
В зарядына эки электр күчү таасир этет, башкача айтканда, А заряды менен В зарядынын ортосундагы электр күчү (F AB ) жана В жана С заряддарынын ортосундагы электр күчү (F BC ). В заряды тарабынан пайда болгон электр күчү F AB жана F BC күчтөрүнүн натыйжасы болуп саналат.
А жана В заряддарынын ортосундагы электр күчү:
А заряды оң, ал эми В заряды оң, ошондуктан F AB багыты С зарядына багытталган .
В жана С заряддарынын ортосундагы электр күчү:
B заряды оң, ал эми C заряды оң, ошондуктан F BC A зарядын көрсөтөт .
B заряды тарабынан таасир этүүчү электр күчү:
F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 Н.
B (FB ) заряды дуушар болгон электр күчүнүн чоңдугу 90 Ньютонго барабар . FB багыты FBC багыты менен бирдей , ал А зарядына барабар.
2. В зарядындагы электр күчүнүн чоңдугу жана багыты кандай? ( k = 9 x 109 Нм 2 C −2 , 1 μC = 10 −6 C)
Белгилүү:
А (q A ) = +Q заряды
B заряды (q B ) = -2Q
C заряды (q C ) = -Q
А жана В заряддарынын ортосундагы аралык (r AB ) = r
B жана C заряддарынын ортосундагы аралык (r BC ) = 2r
k = 9 x 10 9 Нм 2 C −2
Суралган нерсе: В зарядындагы электр күчүнүн чоңдугу жана багыты.
Чечим:
А жана В заряддарынын ортосундагы электр күчү:
А заряды оң, ал эми В заряды оң, ошондуктан F AB багыты А зарядын көрсөтөт .
В заряды менен С зарядынын ортосундагы электрдик күч:
B заряды терс , ал эми C заряды терс, ошондуктан F BC багыты A зарядын көрсөтөт .
Таза күч B зарядына таасир этет:
F = F AB + F BC = 2 k Q 2 /r 2 + 0.5 k Q 2 /r 2 = 2.5 k Q 2 /r 2 = 2.5 k Q 2 r -2
Электр күчүнүн багыты А зарядына (солго) багытталган.
3. Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн эки электрдик заряд. А чекитиндеги заряд 8 мкКл жана эки зарядга тең таасир этүүчү электр күчү 45 Н. Эгерде А заряды оңго 1 см жылса, эки зарядга тең таасир этүүчү тартылуу күчү кандай? k = 9.10 9 Нм2 .C -2.
Белгилүү:
А (q) чекитиндеги электр зарядыA) = 8 µC = 8 x 10-6 Кулон
Эки зарядга тең электр күчү таасир этет (F) = 45 Ньютон
Эки заряддын ортосундагы аралык (r AB ) = 4 см = 0.04 метр = 4 x 10 -2 метр
Туруктуу (k) = 9 x 10 9 Нм 2 .C -2
Керектүү: А заряды оңго 1 см жылганда эки заряддын ортосундагы электр күчү.
Чечим:
В чекитиндеги электр заряды :
Электр күчүнүн теңдемеси:
F = k (q A )(q B ) / r2
F r 2 = k (q A )(q B )
q B = F r 2 / k (q A )
В чекитиндеги электр заряды :
q B = (45)(4 x 10 -2 ) 2 / (9 x 10 9 )(8 x 10 -6 )
q B = (45)(16 x 10 -4 ) / 72 x 10 3
q B = (720 x 10 -4 ) / (72 x 10 3 )
q B = 10 x 10 -7 Кулон
А жана В электр заряддарынын ортосундагы электр күчү:
Эгерде А учагындагы заряд оңго 1 см жылса, анда эки заряддын ортосундагы аралык 3 см = 0.03 метр = 3 x 10 -2 метрге барабар.
F = k (q A )(q B ) / r2
F = (9 x 10 9 ) (8 x 10 -6 ) (10 x 10 -7 ) / (3 x 10 -2 ) 2
F = (9 x 10 9 )(80 x 10 -13 ) / (9 x 10 -4 )
F = (1 x 10 9 )(80 x 10 -13 ) / (1 x 10 -4 )
F = (80 x 10 -4 ) / (1 x 10 -4 )
F = 80 Ньютон
4. P жана Q чекиттериндеги эки электр заряды 10 см аралыкта жайгашкан, алар 8 Ньютондун тартылуу күчүн сезишет. Эгерде Q заряды P зарядына 5 см жылса, анда электр күчү кандай болот? (1 µC = 10 -6 C жана k = 9 x 109 Нм 2 .C -2 ).
Белгилүү:
P жана Q (r) заряддарынын ортосундагы аралыкPQ) = 10 см = 0.1 м = 1 x 10-1 m 
P жана Q заряддарынын ортосундагы электр күчү (F) = 8 Н
Электр заряды Q (q Q ) = 40 µC = 40 x 10 -6 C
Туруктуу (k) = 9 x 10 9 Нм 2 .C -2
Суралган нерсе: Эгерде Q заряды Р зарядына 5 см жылдырылса, Р жана Q заряддарынын ортосундагы электр күчү.
Чечим:
Алгач, электр заряды Р эсептелсин, андан кийин эгерде Q электр заряды Р зарядына 5 см жылдырылса, эки заряддын ортосундагы электр күчү эсептелсин.
Электр заряды P :
q P = F r 2 / k (q Q )
q P = (8)(1 x 10 -1 ) 2 / (9 x 10 9 )(40 x 10 -6 )
q P = (8)(1 x 10 -2 ) / 360 x 10 3
q P = (8 x 10 -2 ) / (36 x 10 4 )
q P = (1 x 10 -2 ) / (4.5 x 10 4 )
q P = (1 / 4.5) x 10 -6 Кулон
P жана Q электр заряддарынын ортосундагы күч:
Эгерде Q чекитиндеги заряд солго 5 см жылдырылса, анда эки заряддын ортосундагы аралык 5 см = 0.05 метр = 5 x 10 -2 метрге барабар.
F = k (q P )(q Q ) / r2
F = (9 x 109 ) ( (1 / 4.5) x 10 -6 )(40 x 10 -6 ) / (5 x 10 -2 ) 2
F = (2 x 10 3 )(40 x 10 -6 ) / (25 x 10 -4 )
F = (80 x 10 -3 ) / (25 x 10 -4 )
F = 3.2 x 10 1
F = 32 Ньютон
5. q B заряды тарабынан таасир этүүчү электр күчү 8 Н (1 µC = 10 -6 C жана k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 ). Эгерде q B заряды Адан 4 см аралыкка жылган болсо, анда q B тарабынан таасир этүүчү электр күчү кандай?
Белгилүү:
А жана В заряддарынын ортосундагы аралык (rAB) = 2 см = 0.02 м = 2 x 10-2 m 
А жана В заряддарынын ортосундагы электр күчү (F) = 8 Н
Электр заряды A (q A ) = 2 µC = 2 x 10 -6 C
Туруктуу (k) = 9 x 10 9 Нм 2 .C -2
Суралган нерсе: Эгерде эки заряддын ортосундагы аралык 4 см болсо, А жана В заряддарынын ортосундагы электр күчү.
Чечим:
Алгач, В электр зарядын эсептеп, андан кийин эки заряддын ортосундагы электр күчүн эсептегиле, эгерде эки заряддын аралыгы 4 см = 0.04 метр = 4 x 10 -2 метр болсо.
В нуктагы электр заряды :
q B = F r 2 / k (q A )
q B = (8)(2 x 10 -2 ) 2 / (9 x 10 9 )(2 x 10 -6 )
q B = (8)(4 x 10 -4 ) / (18 x 10 3 )
q B = (32 x 10 -4 ) / (18 x 10 3 )
q B = (32/18) x 10 -7
qB = (16/9) x 10 -7 Кулон
А жана В заряддарынын ортосундагы электр күчү:
F = k (q A )(q B ) / r2
F = (9 x 10 9 )(2 x 10 -6 )((16/9) x 10 -7 ) / (4 x 10 -2 ) 2
F = (18 x 10 3 ) ( (16/9) x 10 -7 ) / (16 x 10 -4 )
F = (2 x 10 3 )(16 x 10 -7 ) / (16 x 10 -4 )
F = (2 x 10 3 )(1 x 10 -7 ) / (1 x 10 -4 )
F = (2 x 10 -4 ) / (1 x 10 -4 )
F = 2 Ньютон
6. Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй , үч A, B жана C заряддары. AB = BC = 20 см жана заряддар бирдей (q = 2µC). k = 9.10 9 Nm2.C -2 , 1 µ = 10 -6 . В чекитине таасир этүүчү электр күчүнүн чоңдугу кандай?
Белгилүү:
А (q) чекитиндеги зарядA) = 2 µC = 2 x 10-6 Кулон 
B чекитиндеги заряд (q B ) = 2 µC = 2 x 10 -6 Кулон
C чекитиндеги заряд (q C ) = 2 µC = 2 x 10 -6 Кулон
В шаарынан В шаарына чейинки аралык (r BC ) = 20 см = 0.2 метр = 2 x 10 -1 метр
B менен A ортосундагы аралык (r BA ) = 20 см = 0.2 метр = 2 x 10 -1 метр
k = 9.10 9 Нм2 .C -2
Изделген нерсе: В чекитине таасир этүүчү электр күчүнүн чоңдугу
Чечим:
В жана С чекиттериндеги заряддардын ортосундагы күч:
F BC = k (q B )(q C ) / r BC 2
F BC = (9 x 10 9 )(2 x 10 -6 )(2 x 10 -6 ) / (2 x 10 -1 ) 2
F BC = (9 x 10 9 )(4 x 10 -12 ) / (4 x 10 -2 )
F BC = (36 x 10 -3 ) / (4 x 10 -2 )
F BC = 9 x 10 -1
F BC = 0.9 Ньютон
В жана С чекиттериндеги электр заряддары оң мааниге ээ, ошондуктан F BC электр күчүнүн багыты С чекитинен солго карай багытталат.
В жана А чекиттериндеги заряддардын ортосундагы электр күчү:
F BA = k (q B )(q A ) / r BA 2
F BA = (9 x 10 9 )(2 x 10 -6 )(2 x 10 -6 ) / (2 x 10 -1 ) 2
F BA = (9 x 10 9 )(4 x 10 -12 ) / (4 x 10 -2 )
F BA = (36 x 10 -3 ) / (4 x 10 -2 )
F BA = 9 x 10 -1
F BA = 0.9 Ньютон
В жана А чекиттериндеги электр заряддары оң мааниге ээ, ошондуктан F BA электр күчүнүн багыты ылдый, А чекитинен алысыраак болот.
Электрдик күчтөрдүн натыйжасында:
7. Төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, үч заряд Q1 , Q2 жана Q3 . AB узундугу = BC узундугу = 30 см. Белгилүү болгондой: k = 9.10 9 Нм2.C -2 жана 1 µ = 10 -6 , анда Q1 зарядындагы электр күчүнүн пайда болгон үлүшү.
Белгилүү:
А (q) чекитиндеги зарядA) = 3 µC = 3 x 10-6 Кулон 
B чекитиндеги заряд (q B ) = -10 µC = -10 x 10 -6 Кулон
C чекитиндеги заряд (q C ) = 4 µC = 4 x 10 -6 Кулон
В шаарынан В шаарына чейинки аралык ( б.з.ч. r ) = 30 см = 0.3 метр = 3 x 10 -1 метр
В чекитинен В чекитине чейинки аралык (r BA ) = 30 см = 0.3 метр = 3 x 10 -1 метр с
k = 9.10 9 Нм2 .C -2
Изделген нерсе: В чекитиндеги электр күчүнүн натыйжасы
Чечим:
В жана С чекиттериндеги заряддардын ортосундагы күч:
F BC = k (q B )(q C ) / r BC 2
F BC = (9 x 10 9 )(10 x 10 -6 )(4 x 10 -6 ) / (3 x 10 -1 ) 2
F BC = (9 x 10 9 )(40 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
F BC = (360 x 10 -3 ) / (9 x 10 -2 )
F BC = 40 x 10 -1
F BC = 4 Ньютон
В чекитиндеги электр заряды терс, ал эми С чекитиндеги электр заряды оң, ошондуктан F BC электр күчүнүн багыты оңго, С чекитине багытталат.
В жана А чекиттериндеги заряддардын ортосундагы электр күчү:
F BA = k (q B )(q A ) / r BA 2
F BA = (9 x 10 9 )(10 x 10 -6 )(3 x 10 -6 ) / (3 x 10 -1 ) 2
F BA = (9 x 10 9 )(30 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
F BA = (270 x 10 -3 ) / (9 x 10 -2 )
F BA = 30 x 10 -1
F BA = 3 Ньютон
В чекитиндеги электр заряды терс, ал эми А чекитиндеги электр заряды оң, ошондуктан F BA электр күчүнүн багыты А чекитине өйдө карай багытталган.
Электрдик күчтүн натыйжасында:
- Электр күчү деген эмне? жоопЭлектр күчү – бул нерселердин электр заряддарынан улам алардын ортосунда пайда болгон негизги күч. Ал тартылуу (карама-каршы заряддардын ортосунда) же түртүү (окшош заряддардын ортосунда) болушу мүмкүн.
- Эки чекиттик заряддын ортосундагы электр күчүнүн чоңдугу кантип аныкталат? жоопЭки чекиттүү заряддын ортосундагы электр күчүнүн чоңдугу Кулон закону менен берилет. Ал заряддардын чоңдуктарынын көбөйтүндүсүнө түз пропорционалдуу жана алардын ортосундагы аралыктын квадратына тескери пропорционалдуу. кайда Кулон туруктуусу болуп саналат.
- Эгерде эки заряддын ортосундагы аралык эки эсе көбөйсө, электрдик күч эмне болот? жоопЭгерде эки заряддын ортосундагы аралык эки эсе көбөйсө, электр күчү анын баштапкы маанисинин төрттөн бир бөлүгүнө айланат, анткени күч аралыктын квадратына тескери пропорционалдуу өзгөрөт.
- Электр күчү тартылуу күчү менен кандай салыштырылат? жоопЭлектр күчтөрү тартылуу жана түртүү болушу мүмкүн, ал эми тартылуу күчтөрү тартылуу гана. Мындан тышкары, жалпы объектилер жана аралыктар үчүн электр күчтөрү, адатта, тартылуу күчтөрүнө караганда алда канча күчтүү, анткени тартылуу күчтөрү электр күчүнө салыштырмалуу бир топ алсыз.
- Электр күчтөрүнө карата суперпозиция принциби кандай? жоопСуперпозиция принциби боюнча, башка заряддардын жыйындысынан улам зарядга таасир этүүчү жалпы электр күчү ар бир заряд тарабынан өзүнчө алынган күчтөрдүн вектордук суммасына барабар.
- Эмне үчүн биз күнүмдүк буюмдар заряддалган бөлүкчөлөрдөн турса да, алардагы электр күчтөрүн сезбейбиз? жоопКүнүмдүк нерселер, адатта, электрдик жактан нейтралдуу, башкача айтканда, алардын оң жана терс заряддарынын саны бирдей. Бул заряддардын ортосундагы күчтөр тең салмактуу, ошондуктан жалпы электр күчү нөлгө барабар.
- Жерге туташтыруу заряддалган нерсеге электрдик күчкө кандай таасир этет? жоопЗаряддалган нерсени жерге туташтыруу, объект нейтралдаштырылганга чейин объект менен Жердин ортосунда заряддын агышына мүмкүндүк берет, бул баштапкы зарядынан улам объектке тийгизген таза электр күчүн натыйжалуу жок кылат.
- Электр күчү вакуумда таасир эте алабы? жоопОоба, электр күчү вакуумда да таасир эте алат. Анын таралышы үчүн чөйрөнүн кереги жок. Бул электр талааларынын мейкиндиктеги заряддуу бөлүкчөлөрдүн кантип пайда болуп, аларга таасир этеринен көрүнүп турат.
- Электр туруктуулугу (же бош мейкиндиктин диэлектрдик өткөрүмдүүлүгү) электр күчүнүн күчүн аныктоодо кандай ролду ойнойт? жоопЭлектр туруктуулугу, ошондой эле бош мейкиндиктин өткөрүмдүүлүгү деп да аталат, заряддардын ортосундагы электр күчүнүн күчүнө таасир этет. Өткөрүмдүүлүктүн жогору болушу электр күчтөрүнүн алсызыраак болушун билдирет жана тескерисинче. Кулон туруктуусу, , бул мааниге байланыштуу .
-
Эгерде эки заряд бири-бирине салыштырмалуу кыймылдаса, алардын ортосундагы күч өзгөрөбү? Жооп : Эгерде эки заряд бири-бирине салыштырмалуу кыймылдаса, алар электр талааларынан тышкары магнит талааларын да пайда кылышы мүмкүн. Бул кыймылдаган заряддардын ортосундагы өз ара аракеттенүү электр күчтөрүнөн гана эмес, магниттик күчтөрдөн да келип чыгат дегенди билдирет. Бириккен өз ара аракеттенүү электромагниттик күч менен сүрөттөлөт. Демек, заряддардан келип чыккан электр күчү жөн гана кыймылдагандыктан өзгөрбөсө да, жалпы күч магниттик эффекттерден улам өзгөрүшү мүмкүн.
