Beispillfroen zur Coulomb-Kraaft

9 Beispiller vu Froen zur Coulomb-Kraaft

1. Dräi Lasten sinn wéi op der Foto hei ënnendrënner arrangéiert. D'Coulomb-Kraaft, déi vun der Ladung B erlieft gëtt, ass …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10⁻¹ ^N fir C ze laden

B. 09 x 10⁻¹ ^N fir A ze laden

C. 18 x 10 ¹ N fir C ze laden

D. 18 x 10 ¹ N fir A ze laden

E. 36 x 10 ¹ N fir C ze laden

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

q _A = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ C = ^10⁻⁶ Coulomb

q _B = 10 µC = 10 x ^10-6 = ^10-5 Coulomb

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

r _AB = 0,1 Meter = 10 ^-1 Meter

r _BC = 0,1 Meter = 10 ^-1 Meter

^k = 9 x ^10⁻⁶ Nm² ^C⁻²

Gefrot : Coulomb-Kraaft, déi vun der Ladung B erlieft gëtt

Äntwert :

Et ginn zwou Coulomb-Kräften oder elektresch Kräften, déi op d'Ladung B wierken, nämlech d'Coulomb-Kraaft tëscht de Ladungen A a B (FAB ₎ an d'Coulomb-Kraaft tëscht de Ladungen B an C (FBC ₎ . D'Coulomb-Kraaft, déi d'Ladung B erlieft, ass d'Resultat vun _FAB an _FBC.

Coulomb-Kraaft tëscht de Ladungen A a B:

Ladung A ass positiv an Ladung B ass positiv, sou datt F _AB a Richtung Ladung C geet.

Coulomb-Kraaft tëscht de Ladungen B an C:

D'Ladung B ass positiv an d'Ladung C ass positiv, sou datt _FBC a Richtung Ladung A geet.

Coulomb-Kraaft, déi vun der Ladung B erlieft gëtt:

FB = _{FBC –} FAB ₌ 180-90 = 90 N

D'Gréisst vun der Coulomb-Kraaft, déi vun der Ladung B (F _B ) erlieft gëtt, ass 90 Newton. D'Richtung vun F _B ass déiselwecht wéi d'Richtung vun F _BC , nämlech a Richtung Ladung A.

Déi richteg Äntwert ass B.

2. D' Gréisst an d'Richtung vun der Coulomb-Kraaft op d'Ladung B sinn... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10 ^{^6} C)

A. 2,5 k Q ² r ^-2 no lénks

B. 2,5 k Q ² r ^-2 no riets

C. 2 k Q ² r ^-2 no lénks

D. 2 k Q ² r ^-2 no riets

E. 1 k Q ² r ^-2 no lénks

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

Ladung A (qA ₎ = +Q

Ladung B (qB ₎ = -2Q

Ladung C (q _C ) = -Q

D'Distanz tëscht de Ladungen A a B (r _AB ) = r

D'Distanz tëscht de Ladungen B an C (r _BC ) = 2r

^k = 9 x ^10⁻⁶ Nm² ^C⁻²

Gefrot : d'Gréisst an d'Richtung vun der Coulomb-Kraaft op der Ladung B

Äntwert :

Coulomb-Kraaft tëscht Ladung A a Ladung B:

Ladung A ass positiv an Ladung B ass negativ, sou datt d'Richtung vun F _AB a Richtung Ladung A ass.

Coulomb-Kraaft tëscht Ladung B a Ladung C:

Ladung B ass negativ an Ladung C ass negativ, dofir ass d'Richtung vun _FBC a Richtung Ladung A.

Déi resultéierend Kraaft, déi op d'Ladung B wierkt:

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

D'Richtung vun der Coulomb-Kraaft ass a Richtung vun der Ladung A oder no lénks.

Déi richteg Äntwert ass A.

3. Zwou elektresch Ladungen ginn getrennt placéiert, wéi an der Figur gewisen. D'Ladung bei A ass 8 µC an d'Attraktiounskraaft, déi op béid Ladungen wierkt, ass 45 N. Wann d'Ladung A ëm 1 cm no riets verréckelt gëtt a k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 , dann ass d'Attraktiounskraaft, déi op béid Ladungen wierkt...

A. 45 N.

B. 60 N.

C. 80 N.

D. 90 N.

E. 120 N

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

Elektresch Ladung bei A (qA ₎ = 8 µC = 8 x ^10⁻⁶ Coulomb

Déi elektresch Kraaft tëscht den zwou Ladungen (F) = 45 Newton

Den Ofstand tëscht den zwou Ladungen (r _AB ) = 4 cm = 0,04 Meter = 4 x ^10⁻² Meter

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

Fro : Déi elektresch Kraaft tëscht den zwou Ladungen, wann d'Ladung A ëm 1 cm oder 0,01 Meter no riets verréckelt gëtt.

Äntwert :

Berechent als éischt d'elektresch Ladung bei B, dann d'elektresch Kraaft tëscht den zwou elektresche Ladungen, wann d'elektresch Ladung bei A ëm 1 cm no riets verréckelt ass.

Elektresch Ladung bei B :

Rumus Coulomb säi Gesetz :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F r² ⁼ k(q _A )(q _B )

qB = F₀² ^/ k _{( qA} )

Elektresch Ladung bei B :

q _B = (45)(4 x ^10⁻² ) ^² / (9 x ^10⁻¹ )(2 x ^10⁻¹ )

qB ₌ (45)(16 x ^10-4 ) / 72 x ^10-3

qB ₌ (720 x ^10⁻⁴ ) / (72 x ^10³ )

qB ₌ 10 x ^10-7 Coulomb

D'elektresch Kraaft tëscht den elektresche Ladungen A a B :

Wann d'Ladung bei A ëm 1 cm no riets verréckelt gëtt, gëtt den Ofstand tëscht den zwou Ladungen 3 cm = 0,03 Meter = 3 x ^10-2 Meter

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁶ ⁾ (8 x ^10⁻⁶ )(10 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻² ) ^²

F = (9 x 10³ ⁾ (80 x ^10⁻⁴ ) / (9 x ^10⁻⁴ )

F = (1 x 10³ ⁾ (80 x ^10⁻⁴ ) / (1 x ^10⁻⁴ )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 80 Newton

Déi richteg Äntwert ass C.

4. Zwou elektresch Ladungen P an Q, déi 10 cm vuneneen ewech sinn, erliewen eng Attraktiounskraaft vun 8 N. Wann d'Ladung Q 5 cm a Richtung Ladung P verréckelt gëtt (1 µC = 10⁻⁶ ^C an k = 9 x 10⁶ ^Nm² · C⁻² ⁾ , dann ass déi elektresch Kraaft, déi optrëtt ^...

A. 8 N.

B. 16 N.

C. 32 N.

D. 40 N.

E. 56 N

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

Den Ofstand tëscht de Ladungen P an Q (r _PQ ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x ^10⁻⁹ m

Déi elektresch Kraaft tëscht de Ladungen P an Q (F) = 8 N

Elektresch Ladung Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

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

Fro : D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen P a Q, wann d'Ladung Q 5 cm a Richtung vun der Ladung P verréckelt gëtt.

Äntwert :

Berechent als éischt d'elektresch Ladung P, duerno berechent Dir d'elektresch Kraaft tëscht den zwou elektresche Ladungen, wann d'elektresch Ladung Q 5 cm a Richtung vun der Ladung P verréckelt gëtt.

Elektresch Ladung P :

qP = F₀² ^/ k _{( qQ} )

qP ₌ (8)(1 x ^10⁻⁴ ) ^² / (9 x ^10⁻⁶ )(40 x ^10⁻⁶ )

qP ₌ (8)(1 x ^10-2 ) / 360 x ^10-3

qP ₌ (8 x ^10⁻² ) / (36 x ^10⁻⁴ )

qP ₌ (1 x ^10⁻² ) / (4,5 x ^10⁴ )

qP ₌ (1/4,5) x ^10-6 Coulomb

D'elektresch Kraaft tëscht den elektresche Ladungen P a Q :

Wann d'Ladung bei Q ëm 5 cm no lénks verréckelt gëtt, gëtt den Ofstand tëscht den zwou Ladungen 5 cm = 0,05 Meter = 5 x ^10-2 Meter

F = k(qP ₎ (qQ ₎ / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ ((1/4,5) x ^10⁶⁶ )(40 x ^10⁶⁶ ) / (5 x ^10⁶⁷ ) ^²

F = (2 x 10³ ⁾ (40 x ^10⁻⁴ ) / (25 x ^10⁻⁴ )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (25 x ^10⁻⁴ )

F = 3,2 x ^10⁻¹

F = 32 Newton

Déi richteg Äntwert ass C.

5. Kuckt Iech dat folgend Bild vun elektresche Ladungen un. Déi elektresch Kraaft, déi vun der Ladung qB ausgeübt gëtt, ^ass ₈ N (1 µC = 10⁻⁶ ^C ) an (k = 9.10⁻⁶ ^Nm² .C⁻² ⁾ . Wann d'Ladung _qB vun A op 4 cm verréckelt gëtt, dann ass déi elektresch Kraaft, déi vun qB ausgeübt gëtt _, elo …

A. 2 N.

B. 4 N.

C. 6 N.

D. 8 N.

E. 10 N

Diskussioun

Et ass bekannt, datt :

Den Ofstand tëscht de Ladungen A a B (r _AB ) = 2 cm = 0,02 m = 2 x ^10⁻² m

Déi elektresch Kraaft tëscht de Ladungen A a B (F) = 8 N

Elektresch Ladung A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ C

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

Fro : Déi elektresch Kraaft tëscht de Ladungen A a B, wann den Ofstand tëscht den zwou Ladungen 4 cm ass.

Äntwert :

Berechent als éischt d'elektresch Ladung B, duerno berechent Dir d'elektresch Kraaft tëscht den zwou elektresche Ladungen, wann den Ofstand tëscht den zwou elektresche Ladungen 4 cm = 0,04 Meter = 4 x 10-2 ^Meter ass.

Elektresch Ladung B :

qB = F₀² ^/ k _{( qA} )

q _B = (8)(2 x ^10⁻² ) ^² / (9 x ^10⁻¹ )(2 x ^10⁻¹ )

qB ₌ (8)(4 x ^10-4 ) / (18 x ^10-3 )

qB ₌ (32 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB = ₍ 32/18) x ^10-7

qB = (16/9) _x ^10-7 Coulomb

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen A a B :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (4 x ^10⁻² ) ^²

F = (18 x 10³ ⁾ ((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (16 x ^10⁻⁴ )

F = (2 x 10³ ⁾ (16 x ^10⁻⁴ ) / (16 x ^10⁻⁴ )

F = (2 x 10³ ⁾ (1 x ^10⁻⁴ ) / (1 x ^10⁻⁴ )

F = (2 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 2 Newton

Déi richteg Äntwert ass A.

6. Dräi elektresch Ladungen sinn op den Eckpunkten vum Dräieck ABC mat der Säitelängt AB = BC = 20 cm an der selwechter Ladungsgréisst (q = 2µC) wéi am Bild op der Säit (k = 9.10⁻¹ Nm² .C⁻², 1 µ = 10⁻⁶) positionéiert ^. D' ^Gréisst vun ^{der elektrescher} Kraaft, déi op de Punkt B wierkt, ass….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N.

D. 0,81 N.

E. 0,4 N

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Ladung am Punkt A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladung am Punkt B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladung am Punkt C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Distanz B bis C (r _BC ) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x ^10-1 Meter

Distanz B bis A (r _BA ) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x ^10⁻¹ Meter

k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{- 2}

Fro: D'Gréisst vun der elektrescher Kraaft, déi op de Punkt B wierkt

Äntwert:

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBC = 9 _x ^10-1

FBC ₌ 0,9 Newton

Déi elektresch Ladung an de Punkten B an C ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft F _BC no lénks, ewech vum Punkt C.

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBA ₌ 9 x ^10-1

FBA = _0,9 Newton

Déi elektresch Ladung an de Punkten B an A ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft FBA _no ënnen, ewech vum Punkt A.

Déi zwou elektresch Kräfte bilden e rechte Wénkel, dofir gëtt déi resultéierend elektresch Kraaft, déi um Punkt B wierkt, mat der pythagoräescher Formel berechent.

Déi richteg Äntwert ass B.

7. Kuckt Iech déi folgend Foto un!

Dräi Ladungen Q1 _, Q2 _a Q3 _sinn un de Spëtze vun engem rechteckegen Dräieck ABC positionéiert. D'Längt vun AB = BC = 30 cm. Wann k = 9.10⁻¹ ^Nm² · ^C⁻² an 1 µ = 10⁻¹ ^{, dann} ass déi resultéierend Coulomb-Kraaft op d'Ladung Q1 _….

A. 1 N.

B. 5 N.

C. 7 N.

D. 10 N.

E. 12 N

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

Ladung am Punkt A (qA ₎ = 3 µC = 3 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladung am Punkt B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10-6 Coulomb

Ladung am Punkt C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10⁻⁶ Coulomb

Distanz B bis C (r _BC ) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x ^10-1 Meter

Distanz B bis A (r _BA ) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x ^10⁻¹ Meter

k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{- 2}

Fro: Resultant Coulomb-Kraaft am Punkt B

Äntwert:

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(4 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (40 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (360 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBC = 40 _x ^10-1

FBC ₌ 4 Newton

Déi elektresch Ladung um Punkt B ass negativ an déi elektresch Ladung um Punkt C ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft F _BC no riets a Richtung Punkt C.

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(3 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (30 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 270 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBA ₌ 30 x ^10-1

FBA = ₃ Newton

Déi elektresch Ladung um Punkt B ass negativ an déi elektresch Ladung um Punkt A ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft FBA _no uewen a Richtung Punkt A.

Déi zwou elektresch Kräfte bilden e rechte Wénkel, dofir gëtt déi resultéierend elektresch Kraaft, déi um Punkt B wierkt, mat der pythagoräescher Formel berechent.

Déi richteg Äntwert ass B.

8. Dräi elektresch Ladungen sinn op den Eckpunkten vum Dräieck ABC mat der Säitelängt AB = BC = 20 cm an der selwechter Ladungsgréisst (q = 2µC) wéi am Bild op der Säit (k = 9.10) positionéiert.⁹ Nm².C^-2, 1 µ = 10^-6). D'Gréisst vun der elektrescher Kraaft D'Aarbecht um Punkt B ass….

1. 0,9√3 N
2. 0,9√2 N
3. 0,9 N
4. 0,81 N
5. 0,4 N

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:
D'Ladung am Punkt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
D'Ladung am Punkt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
D'Ladung am Punkt C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Distanz vu B bis C (r_BC) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x 10^-1 Meter
Distanz vu B bis A (r_BA) = 20 cm = 0,2 Meter = 2 x 10^-1 Meter
k = 9.10 dir⁹ Nm².C^-2
Gefrot: D'Gréisst vun der elektrescher Kraaft, déi um Punkt B wierkt
Äntwert:

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an C:
F_BC = k (q_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(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 Newton
Déi elektresch Ladung an de Punkten B an C ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft F_BC lénks, ewech vum Punkt C.

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an A:
F_BA = k (q_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(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 Newton
D'elektresch Ladung an de Punkten B an A ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft F_BA erof, ewech vum Punkt A.

Déi zwou elektresch Kräfte bilden e rechte Wénkel, dofir gëtt déi resultéierend elektresch Kraaft, déi um Punkt B wierkt, mat der pythagoräescher Formel berechent.
Déi richteg Äntwert ass B.

9. Kuckt Iech déi folgend Foto un!
Dräi Ukloen Q₁,q₂, an Q₃ ass un der Spëtzt vum rechteckegen Dräieck ABC. D'Längt vun AB = BC = 30 cm. Et ass bekannt, datt k = 9.10 dir⁹ Nm².C^-2 an 1 µ = 10^-6 dann déi resultéierend Coulomb-Kraaft op d'Ladung Q₁ ass….

1. 1 N
2. 5 N
3. 7 N
4. 10 N
5. 12 N

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
D'Ladung am Punkt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
D'Ladung am Punkt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
D'Ladung am Punkt C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Distanz vu B bis C (r_BC) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x 10^-1 Meter
Distanz vu B bis A (r_BA) = 30 cm = 0,3 Meter = 3 x 10^-1 Meter
k = 9.10 dir⁹ Nm².C^-2
Gefrot: Resultant Coulomb Kraaft am Punkt B
Äntwert:
D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an C:
F_BC = k (q_B)(q_C) /r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(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 Newton
Déi elektresch Ladung um Punkt B ass negativ an déi elektresch Ladung um Punkt C ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft F_BC no riets Richtung Punkt C.

D'elektresch Kraaft tëscht de Ladungen an de Punkten B an A:
F_BA = k (q_B)(q_A) /r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(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 Newton
D'elektresch Ladung um Punkt B ass negativ an d'elektresch Ladung um Punkt A ass positiv, dofir ass d'Richtung vun der elektrescher Kraaft F_BA erop Richtung Punkt A.
 
Déi zwou elektresch Kräfte bilden e rechte Wénkel, dofir gëtt déi resultéierend elektresch Kraaft, déi um Punkt B wierkt, mat der pythagoräescher Formel berechent.
Déi richteg Äntwert ass B.

Quell vun der Fro:

Froen zur nationaler Physikprüfung fir de Lycée/Beruffslycée