Daya elektrostatik – masalah dan penyelesaian

Daya elektrostatik – masalah dan penyelesaian

1. Jika daya elektrik statik ialah 144 N, apakah jarak antara kedua-dua cas … (1 μC = 10 ^-6 C dan k = 9.10 ⁹ Nm² ^.C -2 ⁾

Diketahui:

Daya elektrik (F ₁₂ ) = 144 N

Cas 1 (q ₁ ) = 10 μC = 10 x 10 ^-6 C

Cas 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

Pemalar (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Dikehendaki: Jarak antara kedua-dua cas (r)

Penyelesaian:

Persamaan hukum Coulomb :

F = daya elektrik statik, k = pemalar Coulomb, q = cas elektrik, r = jarak antara kedua-dua cas

Jarak antara kedua-dua cas (r) = 5 x 10 ^-2 meter = 5 x 10 ^-2 x 10 ² cm = 5 cm.

2. Dua cas dipisahkan oleh jarak r . Jika daya elektrik statik ialah 3.6 N, apakah jarak antara kedua-dua cas ( 1 μC = 10 ^-6 C dan k = 9.10 ⁹ Nm².C ^{-2 )}

Diketahui:

Daya elektrik (F ₁₂ ) = 3.6 N

Cas 1 (q ₁ ) = 9 μC = 9 x 10 ^-6 C

Cas 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

Pemalar Coulomb (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Dikehendaki: Jarak antara kedua-dua cas (r)

Penyelesaian:

Jarak antara kedua-dua cas (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.

3. Cas tiga titik seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Berapakah magnitud daya elektrik statik pada titik A ( k = 9.10 ⁹ Nm² ^{.C -2} ; 1 μ = 10 ^-6 )

Diketahui:

Caj A (q_A) = -2 µC = -2 x 10^-6 C

Cas B (q _B ) = 8 μC = 8 x 10 ^-6 C

Cas C (qC ₎ = 4,5 μC = 4,5 x ^10-6 C

Pemalar Coulomb (k) = 9 ^{x 10⁻¹} Nm⁻¹ ^.C⁻¹ -2

Jarak antara cas A dan B (r _AB ) = 4 cm = 4 x 10 ^-2 m

Jarak antara cas A dan C (r _AC ) = 3 cm = 3 x 10 ^-2 m

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Dikehendaki: Daya elektrik statik pada titik A

Penyelesaian:

Persamaan hukum Coulomb:

F = daya elektrik statik , k = pemalar Coulomb , q = cas elektrik , r = jarak antara kedua-dua cas

Daya elektrik statik pada titik A:

4. Cas tiga titik seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Berapakah magnitud daya Coulomb yang dialami oleh Cas B (k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 ; 1 μC = 10 ^-6 C ).

Diketahui:

q _A = 10 µC = 10 x 10 ^-6 C = 10 ^-5 Coulomb

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

q _C = 20 µC = 20 x 10 ^-6 = 2 x 10 ^-5 Coulomb

r _AB = 0.1 meter = 10 ^-1 m

r _BC = 0.1 meter = 10 ^-1 m

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Dikehendaki: Daya Coulomb yang dialami oleh Cas B

Penyelesaian:

Terdapat dua daya coulomb yang bertindak pada cas B, daya Coulomb antara cas A dan B (F _AB ) dan daya Coulomb antara cas B dan C (F _BC ). Daya Coulomb yang dialami oleh cas B ialah daya bersih F _AB dan F _BC.

Daya Coulomb antara cas A dan B:

Cas A bertanda positif dan cas B bertanda positif supaya F _AB menghala ke cas C.

Daya Coulomb antara cas B dan C:

Cas B bertanda positif dan cas C bertanda positif supaya F _BC menghala ke cas A.

Daya Coulomb yang dialami oleh cas B:

F _B = F _BC – F _AB = 180 – 90 = 90 N

Daya Coulomb yang dialami oleh cas B (F₂B₃ ₎ ialah 90 Newton. Arah F₂B₃ _adalah sama dengan arah F₂BC₃ _menghala ke cas A.

5. Tentukan magnitud dan arah daya Coulomb pada cas B ( k = 9 x 10−2 ^Nm − 2 ^{, 1} μC = 10−6 ^C ).

Diketahui:

Cas A (q _A ) = +Q

Cas B (qB ₎ = -2Q

Cas C (qC ₎ = -Q

Jarak antara cas A dan B (r _AB ) = r

Jarak antara cas B dan C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Dikehendaki: Magnitud dan arah daya Coulomb pada cas B

Penyelesaian:

Daya Coulomb antara cas A dan B:

Cas A adalah positif dan cas B adalah negatif supaya arah F _AB menghala ke cas A.

Daya Coulomb antara cas B dan cas C:

Cas B adalah negatif dan cas C adalah negatif supaya arah F _BC menghala ke cas A.

Daya bersih bertindak ke atas cas B:

F = F_AB +F_BC = 2k Q²/r² + 0.5 k Q²/r² = 2.5k Q²/r² = 2.5k Q² r^-2

Arah daya menghala ke cas A atau ke kiri.