Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai
1. Jei statinė elektros jėga yra 144 N, koks yra atstumas tarp abiejų krūvių ... (1 μC = 10⁻⁶ C ir k = 9.10⁻⁶ Nm² · C⁻² )?
Žinomas:
Elektros jėga (F12 ) = 144 N
1 krūvis (q² ) = 10 μC = 10 x 10⁻⁶ C
2 krūvis (q² ) = 4 μC = 4 x 10⁻⁶ C
Konstanta (k) = 9 x 10⁻⁹ Nm² · C⁻²
C = Kulonas, N = Niutonas, m = metras
Ieškoma: Atstumas tarp abiejų krūvių (r)
sprendimas:
Kulono dėsnio lygtis :
F = statinė elektrinė jėga, k = Kulono konstanta, q = elektros krūvis, r = atstumas tarp abiejų krūvių
Atstumas tarp abiejų krūvių (r) = 5 x 10⁻² metrai = 5 x 10⁻² x 10⁻² cm = 5 cm.
2. Du krūviai, nutolę vienas nuo kito atstumu r . Jei statinė elektros jėga yra 3.6 N, koks yra atstumas tarp abiejų krūvių (1 μC = 10⁻⁶ C ir k = 9.10⁶ Nm² · C⁻² )?
Žinomas:
Elektros jėga (F12 ) = 3.6 N
1 krūvis (q² ) = 9 μC = 9 x 10⁻⁶ C
2 krūvis (q² ) = 4 μC = 4 x 10⁻⁶ C
Kulono konstanta (k) = 9 x 10⁻⁹ Nm² · C⁻²
C = Kulonas, N = Niutonas, m = metras
Ieškoma: Atstumas tarp abiejų krūvių (r)
sprendimas:
Atstumas tarp abiejų krūvių (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.
3. Trijų taškų krūviai, kaip parodyta paveikslėlyje apačioje. Kokio dydžio yra statinė elektros jėga taške A (k = 9.10 9 Nm 2 C -2 ; 1 μ = 10 -6 )?
Žinomas:
Mokestis A (qA) = -2 μC = -2 x 10-6 C
Krūvis B (q B ) = 8 μC = 8 x 10⁻⁶ C
Įkrova C (q C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10⁻⁶ C
Kulono konstanta ( k) = 9 x 10⁻⁹ Nm²⁻² C⁻²
Atstumas tarp krūvių A ir B (r AB ) = 4 cm = 4 x 10⁻² m
Atstumas tarp krūvių A ir C (r AC ) = 3 cm = 3 x 10⁻² m
C = Kulonas, N = Niutonas, m = metras
Ieškoma: statinės elektros jėgos taške A
sprendimas:
Kulono dėsnio lygtis:
F = statinė elektros jėga , k = Kulono konstanta , q = elektros krūvis , r = atstumas tarp abiejų krūvių
Statinė elektrinė jėga taške A:
4. Tritaškiai krūviai, kaip parodyta paveikslėlyje apačioje. Kokio dydžio Kulono jėga veikia krūvį B ( k = 9.10⁻⁶ Nm² · C⁻² ; 1 μC = 10⁻⁶ C )?
Žinomas:
q A = 10 µC = 10 x 10⁻⁶ C = 10⁻⁶ Kulonai
q B = 10 µC = 10 x 10⁻⁶ = 10⁻⁶ Kulonai
q C = 20 µC = 20 x 10⁻⁶ = 2 x 10⁻⁶ Kulonai
r AB = 0.1 metro = 10⁻¹ m
r BC = 0.1 metro = 10⁻¹ m
k = 9 × 10⁻⁹ Nm² C⁻²
Ieškoma: Kulono jėga, kurią patyrė B užtaisas
sprendimas:
Krūvį B veikia dvi Kulono jėgos: Kulono jėga tarp krūvių A ir B (F AB ) ir Kulono jėga tarp krūvių B ir C (F BC ). Krūvą B veikiama Kulono jėga yra bendra F AB ir F BC jėga.
Kulono jėga tarp krūvių A ir B:
Krūvis A ir krūvis B turi teigiamą ženklą, todėl FAB rodo į krūvį C.
Kulono jėga tarp krūvių B ir C:
Krūvis B ir krūvis C turi teigiamą ženklą, todėl krūvis F BC rodo į krūvį A.
Kulono jėga, kurią veikia krūvis B:
FB = FBC – FAB = 180 – 90 = 90 N
Krūvį B ( FB ) veikiama Kulono jėga yra 90 niutonų. FB kryptis sutampa su FBC kryptimi, nukreipta į krūvį A.
5. Nustatykite Kulono jėgos , veikiančios krūvį B , dydį ir kryptį ( k = 9 x 10⁻⁹ Nm² C⁻² , 1 μC = 10⁻⁶ C ).
Žinomas:
Krūvis A (q A ) = +Q
Krūvis B (q B ) = -2Q
Krūvis C (q C ) = -Q
Atstumas tarp krūvių A ir B (r AB ) = r
Atstumas tarp krūvių B ir C (r BC ) = 2r
k = 9 × 10⁻⁹ Nm² C⁻²
Ieškoma: Kulono jėgos, veikiančios krūvį B, dydis ir kryptis
sprendimas:
Kulono jėga tarp krūvių A ir B:
Krūvis A yra teigiamas, o krūvis B – neigiamas, todėl krūvio F AB kryptis nukreipta į krūvį A.
Kulono jėga tarp krūvio B ir krūvio C:
Krūvis B yra neigiamas, o krūvis C yra neigiamas, todėl krūvio F BC kryptis nukreipta į krūvį A.
Grynoji jėga, veikianti krūvį B:
F = FAB + FBC = 2 k Q2/r2 + 0.5 tūkst. Q2/r2 = 2.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2 r-2
Jėgos kryptis rodo krūvio A link arba į kairę.
