Електрична сила – проблеми и решенија
1. Три полнежи како што е прикажано на сликата подолу . Колкава е електричната сила што ја доживува полнежот B. k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2 , 1 μC = 10 −6 C.
Познато:
qA = 10 µC = 10 x 10-6 C = 10-5 Кулон
q B = 10 µC = 10 x 10 -6 = 10 -5 Кулони
q C = 20 µC = 20 x 10 -6 = 2 x 10 -5 Кулони
r AB = 0.1 m = 10 -1 m
r BC = 0.1 m = 10 -1 m
k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2
Се бара: Електрична сила што ја доживува полнежот B
Решение:
Врз полнежот Б дејствуваат две електрични сили, а тоа се електричната сила помеѓу полнежот А и полнежот Б (F- AB ) и електричната сила помеѓу полнежите B и C (F -BC ). Електричната сила што ја доживува полнежот Б е резултанта на силата F- AB и силата F- BC.
Електричната сила помеѓу полнежите А и Б:
Полнежот А е позитивен, а полнежот Б е позитивен, така што насоката на F AB е насочена кон полнежот C.
Електричната сила помеѓу полнежите B и C:
Полнежот B е позитивен, а полнежот C е позитивен, така што F BC покажува кон полнежот A.
Електричната сила што ја доживува полнежот Б:
F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 N.
Големината на електричната сила што ја доживува полнежот B (F2B ) е 90 њутни. Насоката на F2B е иста како и насоката на F2BC , покажува кон полнежот A.
2. Колкава е големината и насоката на електричната сила кај полнежот B. ( k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2 , 1 μC = 10 −6 C)
Познато:
Полнеж A (q A ) = +Q
Полнеж B (q B ) = -2Q
Полнеж C (qC ) = -Q
Растојанието помеѓу полнежите A и B (r AB ) = r
Растојанието помеѓу полнежите B и C (r BC ) = 2r
k = 9 x 10 9 Nm 2 C −2
Барани: Големината и насоката на електричната сила кај полнежот B.
Решение:
Електричната сила помеѓу полнежите А и Б:
Полнежот А е позитивен, а полнежот Б е позитивен, така што насоката на F AB покажува кон полнежот А.
Електричната сила помеѓу полнежот B и полнежот C:
Полнежот B е негативен, а полнежот C е негативен, така што насоката на F BC покажува кон полнежот A.
Нето силата дејствува врз полнежот B:
F = F AB + F BC = 2 k Q2 / r2 + 0.5 k Q2 / r2 = 2.5 k Q2 / r2 = 2.5 k Q2 r -2
Насоката на електричната сила покажува кон полнежот А (налево).
3. Два електрични полнежи, прикажани на сликата подолу. Полнежот во точката А е 8 µC, а електричната сила што дејствува на двата полнежа е 45 N. Ако полнежот А се помести надесно за 1 cm, која е привлечната сила што дејствува на двата полнежа? k = 9.10 9 Nm 2 .C -2.
Познато:
Електричен полнеж во точката А (qA) = 8 µC = 8 x 10-6 Кулон
Електрична сила дејствува врз двата полнежи (F) = 45 Њутни
Растојанието помеѓу двата полнежи (r AB ) = 4 cm = 0.04 метри = 4 x 10 -2 метри
Константа (k) = 9 x 109 Nm2.C -2
Барана: Електричната сила помеѓу двата полнежи ако полнежот А се помести надесно за 1 cm.
Решение:
Електричен полнеж во точката Б :
Равенката на електричната сила:
F = k (q A )(q B ) / r 2
F r 2 = k (q A )(q B )
q B = F r2 / k (q A )
Електричен полнеж во точката Б :
q B = (45)(4 x 10-2 ) 2 / (9 x 109 )(8 x 10-6 )
q B = (45)(16 x 10 -4 ) / 72 x 10 3
q B = (720 x 10-4 ) / (72 x 103 )
q B = 10 x 10 -7 Кулони
Електричната сила помеѓу електричните полнежи А и Б:
Ако полнежот во точката А се помести надесно за 1 cm, тогаш растојанието помеѓу двата полнежи е 3 cm = 0.03 метри = 3 x 10 -2 метри.
F = k (q A )(q B ) / r 2
F = (9 x 109 ) (8 x 10-6 )(10 x 10-7 ) / (3 x 10-2 ) 2
F = (9 x 103 ) (80 x 10-13 ) / (9 x 10-4 )
F = (1 x 103 ) (80 x 10-13 ) / (1 x 10-4 )
F = (80 x 10 -4 ) / (1 x 10 -4 )
F = 80 Њутн
4. Два електрични полнежи во точките P и Q се оддалечени 10 cm, доживуваат привлечна сила од 8 Њутн. Ако полнежот Q се помести 5 cm кон полнежот P, тогаш која е електричната сила? (1 µC = 10-6 C и k = 9 x 109 Nm 2 .C -2 ).
Познато:
Растојанието помеѓу полнежите P и Q (rPQ) = 10 см = 0.1 м = 1 x 10-1 m 
Електричната сила помеѓу полнежите P и Q (F) = 8 N
Електричен полнеж Q (qQ ) = 40 µC = 40 x 10 -6 C
Константа (k) = 9 x 109 Nm2.C -2
Барана е: Електричната сила помеѓу полнежите P и Q ако полнежот Q се помести 5 cm до полнежот P.
Решение:
Прво, пресметајте го електричниот полнеж P, а потоа пресметајте ја електричната сила помеѓу двата полнежи, ако електричниот полнеж Q се помести 5 cm до полнежот P.
Електричниот полнеж 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 104 )
q P = (1 x 10-2 ) / (4.5 x 104 )
q P = (1 / 4.5) x 10 -6 Кулони
Електричната сила помеѓу електричните полнежи P и Q:
Ако полнежот во точката Q се помести 5 cm налево, тогаш растојанието помеѓу двата полнежи е 5 cm = 0.05 метри = 5 x 10 -2 метри
F = k (qP ) (qQ ) / r2
F = (9 x 109 ) ((1 / 4.5) x 10-6 )(40 x 10-6 ) / (5 x 10-2 ) 2
F = (2 x 103 ) (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 Њутн
5. Електричната сила што ја доживува полнежот q B е 8 N (1 µC = 10-6 C и k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 ). Ако полнежот q B се помести 4 cm од A, тогаш која е електричната сила што ја доживува q B?
Познато:
Растојанието помеѓу полнежите А и Б (rAB) = 2 см = 0.02 м = 2 x 10-2 m 
Електричната сила помеѓу полнежите A и B (F) = 8 N
Електричниот полнеж A (q A ) = 2 µC = 2 x 10 -6 C
Константа (k) = 9 x 109 Nm2.C -2
Барана е: електричната сила помеѓу полнежите A и B ако растојанието помеѓу двата полнежи е 4 cm.
Решение:
Прво, пресметајте го електричниот полнеж B, а потоа пресметајте ја електричната сила помеѓу двата полнежи, ако растојанието помеѓу двата полнежи е 4 cm = 0.04 метри = 4 x 10 -2 метри.
Електричниот полнеж во точката B :
q B = F r2 / k (q A )
q B = (8)(2 x 10-2 ) 2 / (9 x 109 )(2 x 10-6 )
q B = (8)(4 x 10 -4 ) / (18 x 103 )
q B = (32 x 10-4 ) / (18 x 103 )
q B = (32/18) x 10 -7
qB = (16/9) x 10 -7 Кулони
Електричната сила помеѓу полнежите А и Б:
F = k (q A )(q B ) / r 2
F = (9 x 109 ) (2 x 10-6 )((16/9) x 10-7 ) / (4 x 10-2 ) 2
F = (18 x 103 ) ((16/9) x 10-7 ) / (16 x 10-4 )
F = (2 x 103 ) (16 x 10-7 ) / (16 x 10-4 )
F = (2 x 103 ) (1 x 10-7 ) / (1 x 10-4 )
F = (2 x 10 -4 ) / (1 x 10 -4 )
F = 2 Њутн
6. Три полнежи A, B и C се прикажани на сликата подолу. AB = BC = 20 cm и полнежите се исти (q = 2µC). k = 9.10 9 Nm² . C -2 , 1 µ = 10 -6 . Колкава е големината на електричната сила што дејствува на точката B?
Познато:
Полнење во точката А (qA) = 2 µC = 2 x 10-6 Кулон 
Полнење во точката B (q B ) = 2 µC = 2 x 10 -6 Кулон
Полнење во точката C (qC ) = 2 µC = 2 x 10-6 Кулон
Растојанието од B до C (r BC ) = 20 cm = 0.2 метри = 2 x 10 -1 метри
Растојанието од Б до А (r BA ) = 20 см = 0.2 метри = 2 x 10 -1 метри
k = 9.10 9 Nm 2 .C -2
Се бара: Големината на електричната сила што дејствува на точката Б
Решение:
Електричната сила помеѓу полнежите во точките B и C:
F BC = k (q B )(q C ) / r BC 2
F BC = (9 x 109 ) (10 x 2 -6 )(2 x 10 -6 ) / (2 x 10 -1 ) 2
F BC = (9 x 109 ) (4 x 10 -12 ) / (9 x 10 -2 )
F BC = (36 x 10 -3 ) / (4 x 10 -2 )
F BC = 9 x 10 -1
F BC = 0.9 Њутн
Електричните полнежи во точките B и C се позитивни, така што насоката на електричната сила FBC е налево од точката C.
Електричната сила помеѓу полнежите во точките B и A:
F BA = k (q B )(q A ) / r BA 2
Ф БА = (9 x 109 ) (10 x 2 -6 )(2 x 10 -6 ) / (2 x 10 -1 ) 2
Ф БА = (9 x 109 ) (4 x 10-12 ) / (9 x 10-2 )
F BA = (36 x 10 -3 ) / (4 x 10 -2 )
Ф БА = 9 x 10 -1
F BA = 0.9 Њутн
Електричните полнежи во точките B и A се позитивни, така што насоката на електричната сила FBA е надолу, подалеку од точката A.
Резултант од електричните сили:
7. Три полнежи Q1 , Q2 и Q3 како што е прикажано на сликата подолу. Должината на AB = должината на BC = 30 cm. Познато: k = 9.10 9 Nm2.C - 2 и 1 µ = 10-6, тогаш резултантата на електричната сила на полнежот Q1.
Познато:
Полнење во точката А (qA) = 3 µC = 3 x 10-6 Кулон 
Полнење во точката B (q B ) = -10 µC = -10 x 10 -6 Кулони
Полнење во точката C (qC ) = 4 µC = 4 x 10-6 Кулон
Растојанието од B до C (r BC ) = 30 cm = 0.3 метри = 3 x 10 -1 метри
Растојанието од B до C (r BA ) = 30 cm = 0.3 метри = 3 x 10 -1 метар s
k = 9.10 9 Nm 2 .C -2
Се бара: Резултантата на електричната сила во точката Б
Решение:
Електричната сила помеѓу полнежите во точките B и C:
F BC = k (q B )(q C ) / r BC 2
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 Њутн
Електричниот полнеж во точката B е негативен, а електричниот полнеж во точката C е позитивен, така што насоката на електричната сила FBC е надесно, кон точката C.
Електричната сила помеѓу полнежите во точките B и A:
F BA = k (q B )(q A ) / r BA 2
Ф БА = (9 x 109 ) (10 x 10 -6 )(3 x 10 -6 ) / (3 x 10 -1 ) 2
Ф БА = (9 x 109 ) (30 x 10-12 ) / (9 x 10-2 )
F BA = (270 x 10 -3 ) / (9 x 10 -2 )
Ф БА = 30 x 10 -1
F BA = 3 Њутн
Електричниот полнеж во точката Б е негативен, а електричниот полнеж во точката А е позитивен, така што насоката на електричната сила FBA е нагоре кон точката А.
Резултант од електричната сила:
- Што е електричната сила? одговорЕлектричната сила е фундаментална сила што се јавува помеѓу предметите поради нивните електрични полнежи. Може да биде привлечна (помеѓу спротивни полнежи) или одбивна (помеѓу слични полнежи).
- Како се одредува големината на електричната сила помеѓу два точкести полнежи? одговорГолемината на електричната сила помеѓу два точкести полнежи е дадена со Кулоновиот закон. Таа е директно пропорционална на производот од големините на полнежите и обратно пропорционална на квадратот од растојанието меѓу нив. , Каде што е Кулонова константа.
- Што се случува со електричната сила ако растојанието помеѓу два полнежи се дуплира? одговорАко растојанието помеѓу два полнежи се дуплира, електричната сила станува една четвртина од нејзината првобитна вредност, бидејќи силата варира обратно пропорционално на квадратот на растојанието.
- Како се споредува електричната сила со гравитационата сила? одговорЕлектричните сили можат да бидат и привлечни и одбивни, додека гравитационите сили се само привлечни. Дополнително, за вообичаени предмети и растојанија, електричните сили обично се многу посилни од гравитационите сили, со оглед на тоа што гравитационите сили се послаби за многу редови на големина во споредба со електричната сила.
- Кој е принципот на суперпозиција во однос на електричните сили? одговорПринципот на суперпозиција наведува дека нето електричната сила на полнеж поради збир од други полнежи е векторски збир од силите што ги врши секој полнеж земен одделно.
- Зошто не ги чувствуваме електричните сили во секојдневните предмети иако тие се составени од наелектризирани честички? одговорСекојдневните предмети се обично електрично неутрални, што значи дека имаат еднаков број на позитивни и негативни полнежи. Силите меѓу овие полнежи се избалансираат, па затоа нето електричната сила е нула.
- Како заземјувањето влијае на електричната сила на наелектризиран објект? одговорЗаземјувањето на наелектризиран објект овозможува полнежот да тече помеѓу објектот и Земјата сè додека објектот не се неутрализира, ефикасно елиминирајќи ја нето електричната сила врз објектот поради неговиот почетен полнеж.
- Може ли електричната сила да дејствува во вакуум? одговорДа, електричната сила може да дејствува во вакуум. Не ѝ е потребен медиум за да се шири. Ова е очигледно од начинот на кој електричните полиња можат да постојат и да влијаат врз наелектризираните честички во вселената.
- Каква улога игра електричната константа (или пермитивноста на слободниот простор) во одредувањето на јачината на електричната сила? одговорЕлектричната константа, позната и како диелектрична константа на слободниот простор, влијае на јачината на електричната сила помеѓу полнежите. Повисока диелектрична константа би значела послаби електрични сили и обратно. Кулонова константа, , е поврзано со оваа вредност како .
-
Ако два полнежи се движат еден во однос на друг, дали силата меѓу нив се менува? Одговор : Ако два полнежи се движат еден во однос на друг, тие можат да создадат магнетни полиња покрај електричните полиња. Ова значи дека интеракцијата меѓу подвижните полнежи нема да се должи само на електрични сили, туку и на магнетни сили. Комбинираната интеракција е опишана со електромагнетна сила. Значи, додека електричната сила поради полнежите не се менува само затоа што се движат, вкупната сила може да се промени поради магнетните ефекти.
