Elektrostatische kracht – problemen en oplossingen

Elektrostatische kracht – problemen en oplossingen

1. Als de statische elektrische kracht 144 N is, wat is dan de afstand tussen beide ladingen … (1 μC = 10⁻⁶ ^C en k = ^9.10⁹ Nm².C⁻² ^)?

Bekend:

Elektrische kracht (F ₁₂ ) = 144 N

Lading 1 (q ₁ ) = 10 μC = 10 x 10 ^-6 C

Lading 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

Constante (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Gevraagd: Afstand tussen beide ladingen (r)

oplossing:

De vergelijking van de wet van Coulomb :

F = de statische elektrische kracht, k = de constante van Coulomb, q = elektrische lading, r = afstand tussen beide ladingen

Afstand tussen beide ladingen (r) = 5 x 10⁻² ^meter = 5 x ^10⁻² x ^10² cm = 5 cm.

2. Twee ladingen gescheiden door een afstand r . Als de statische elektrische kracht 3.6 N is, wat is dan de afstand tussen beide ladingen (1 μC = 10⁻⁶ ^C en k = ^9.10⁹ Nm² · ^C⁻² )^?

Bekend:

Elektrische kracht (F ₁₂ ) = 3.6 N

Lading 1 (q ₁ ) = 9 μC = 9 x 10 ^-6 C

Lading 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

De constante van Coulomb ⁽ k) = 9 x ^10⁹ Nm² ^.C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Gevraagd: Afstand tussen beide ladingen (r)

oplossing:

Afstand tussen beide ladingen (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.

3. Drie puntladingen zoals weergegeven in de onderstaande figuur. Wat is de grootte van de statische elektrische kracht in punt A ( ^k = 9.10⁹ ^Nm².C⁻² ; 1 μ = ^10⁻⁶ )^?

Bekend:

laden A (q_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

Lading B (q _B ) = 8 μC = 8 x 10 ^-6 C

Lading C (q _C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10 ^-6 C

^De constante van Coulomb ⁽ k) = 9 x ^10⁹ Nm².C⁻²

Afstand tussen ladingen A en B (r _AB ) = 4 cm = 4 x 10 ^-2 m

Afstand tussen ladingen A en C (r _AC ) = 3 cm = 3 x 10 ^-2 m

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Gevraagd: De statische elektrische kracht op punt A

oplossing:

De vergelijking van de wet van Coulomb:

F = de statische elektrische kracht , k = de constante van Coulomb , q = elektrische lading , r = afstand tussen beide ladingen

De statische elektrische kracht op punt A:

4. Drie puntladingen zoals weergegeven in de onderstaande figuur. Wat is de grootte van de Coulombkracht die lading B ondervindt ⁽ k = 9.10⁹ ^Nm² · C⁻² ^; 1 μC = ^10⁻⁶ C )?

Bekend:

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

Gezocht: Coulombkracht ondervonden door lading B

oplossing:

Er werken twee coulombkrachten op lading B: de coulombkracht tussen ladingen A en B (F _AB ) en de coulombkracht tussen ladingen B en C (F _BC ). De coulombkracht die lading B ondervindt, is de nettokracht van F _AB en F _BC.

Coulombkracht tussen ladingen A en B:

Lading A heeft een positief teken en lading B heeft een positief teken, zodat F _AB naar lading C wijst.

Coulombkracht tussen ladingen B en C:

Lading B heeft een positief teken en lading C heeft een positief teken, zodat _FBC naar lading A wijst.

Coulombkracht die lading B ondervindt:

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

De coulombkracht die lading B ondervindt (F_{_B} ) is 90 Newton. De richting van F_{_B} is gelijk aan de richting van F _{_BC}, die naar lading A wijst.

5. Bepaal de grootte en richting van ^de Coulombkracht op lading B ( k = 9 x 10⁹ ^Nm² C⁻² ^, 1 μC = 10⁻⁶ ^C ).

Bekend:

Lading A (q _A ) = +Q

Lading B (q _B ) = -2Q

Lading C (q _C ) = -Q

Afstand tussen ladingen A en B (r _AB ) = r

Afstand tussen ladingen B en C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Gevraagd: Grootte en richting van de Coulombkracht op lading B

oplossing:

Coulombkracht tussen ladingen A en B:

Lading A is positief en lading B is negatief, dus de richting van F _AB wijst naar lading A.

Coulombkracht tussen lading B en lading C:

Lading B is negatief en lading C is negatief, dus de richting van FBC _wijst naar lading A.

Netto kracht die op lading B inwerkt:

V = V_AB + F_BC = 2 kQ²/r² + 0.5 kQ²/r² = 2.5 kQ²/r² = 2.5 kQ² r^-2

De krachtrichting wijst naar lading A of naar links.