Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai

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 )?

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 1

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 :

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 2

F = statinė elektrinė jėga, k = Kulono konstanta, q = elektros krūvis, r = atstumas tarp abiejų krūvių

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 3

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 )?

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 4

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:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 5

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 CElektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 6

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:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 7

F = statinė elektros jėga , k = Kulono konstanta , q = elektros krūvis , r = atstumas tarp abiejų krūvių

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 8

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 9

Statinė elektrinė jėga taške A:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 10

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 )?

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 15

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:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 16

Krūvis A ir krūvis B turi teigiamą ženklą, todėl FAB rodo į krūvį C.

Kulono jėga tarp krūvių B ir C:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 17

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 ).

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 18

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:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 19

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:

Elektrostatinė jėga – problemos ir sprendimai 21

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.