Eksempelspørsmål om Coulomb-kraft

9 eksempler på spørsmål om Coulomb-kraft

1. Tre lass er arrangert som på bildet nedenfor. Coulomb-kraften som ladning B opplever er …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x ^10⁻¹ N for å lade C

B. 09 x ^10⁻¹ N for å lade A

C. 18 x 10⁻¹ ^N for å lade C

D. 18 x 10 ^{^1} N for å lade A

E. 36 x 10 ¹ N for å lade C

Diskusjon

Det er kjent at :

q _A = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ C = ^10⁻⁶ Coulomb

q _B = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ = ^10⁻⁶ Coulomb

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

r _AB = 0,1 meter = ^10⁻⁹ meter

r _BC = 0,1 meter = ^10⁻⁹ meter

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Spurt : Coulomb-kraft opplevd av ladning B

Svar :

Det er to Coulomb-krefter eller elektriske krefter som virker på ladning B, nemlig Coulomb-kraften mellom ladningene A og B (FAB ₎ og Coulomb-kraften mellom ladningene B og C (FBC ₎ . Coulomb-kraften som ladning B opplever er resultanten av _FAB og _FBC.

Coulomb-kraft mellom ladningene A og B:

Ladning A er positiv og ladning B er positiv, slik at FAB _går mot ladning C.

Coulomb-kraft mellom ladningene B og C:

Ladning B er positiv og ladning C er positiv, slik at FBC _går mot ladning A.

Coulomb-kraft opplevd av ladning B:

F _B = F _BC – F _AB = 180–90 = 90 N

Størrelsen på Coulomb-kraften som ladning B (F₂B) opplever _er 90 Newton. Retningen til F₂B _er den samme som retningen til _F₂BC , nemlig mot ladning A.

Det riktige svaret er B.

2. Størrelsen og retningen til Coulomb-kraften på ladning B er... ( k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{−2 ,} 1 μC = 10 ^{^6} C)

A. 2,5 k Q ² r ^-2 til venstre

B. 2,5 k Q ² r ^-2 til høyre

C. 2 k Q ² r ^-2 til venstre

D. 2 k Q ² r ^-2 til høyre

E. 1 k Q ² r ^-2 til venstre

Diskusjon

Det er kjent at :

Ladning A (qA ₎ = +Q

Ladning B (qB ₎ = -2Q

Ladning C (q _C ) = -Q

Avstanden mellom ladningene A og B (r _AB ) = r

Avstanden mellom ladningene B og C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10^ ⁹ Nm² C ^{− 2}

Spurt : størrelsen og retningen til Coulomb-kraften på ladning B

Svar :

Coulomb-kraft mellom ladning A og ladning B:

Ladning A er positiv og ladning B er negativ, slik at retningen til FAB _er mot ladning A

Coulomb-kraft mellom ladning B og ladning C:

Ladning B er negativ og ladning C er negativ, så retningen til FBC _er mot ladning A

Den resulterende kraften som virker på ladning 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

Coulomb-kraften har en retning mot ladning A, eller mot venstre.

Det riktige svaret er A.

3. To elektriske ladninger er plassert separat som vist på figuren. Ladningen ved A er 8 µC, og tiltrekningskraften som virker på begge ladningene er 45 N. Hvis ladning A forskyves 1 cm til høyre og k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{-2 ,} er tiltrekningskraften som virker på begge ladningene…

A. 45 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

Ø. 120 N

Diskusjon

Det er kjent at :

Elektrisk ladning ved A (qA ₎ = 8 µC = 8 x ^10⁻⁶ Coulomb

Den elektriske kraften mellom de to ladningene (F) = 45 Newton

Avstanden mellom de to ladningene (r _AB ) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x ^10⁻² meter

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørsmål : Den elektriske kraften mellom de to ladningene hvis ladning A forskyves til høyre med 1 cm eller 0,01 meter

Svar :

Beregn først den elektriske ladningen ved B, deretter beregn den elektriske kraften mellom de to elektriske ladningene, hvis den elektriske ladningen ved A forskyves 1 cm til høyre.

Elektrisk ladning ved B :

Formel Coulombs lov :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F r² ⁼ k(q _A )(q _B )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Elektrisk ladning ved B :

q _B = (45)(4 x ^10⁻² ) ^² / (9 x ^10⁶ )(2 x ^10⁻⁶ )

qB ₌ (45)(16 x ^10⁻⁴ ) / 72 x ^10⁻³

qB ₌ (720 x ^10⁻⁴ ) / (72 x ^10³ )

qB ₌ 10 x ^10-7 Coulomb

Den elektriske kraften mellom de elektriske ladningene A og B :

Hvis ladningen ved A forskyves 1 cm til høyre, blir avstanden mellom de to ladningene 3 cm = 0,03 meter = 3 x ^10⁻² meter

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ (8 x ^10⁻⁶ )(10 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻² ) ^²

F = (9 x 10³ ⁾ (80 x ^10⁻⁴ ) / (9 x ^10⁻⁴ )

F = (1 x 10³ ⁾ (80 x ^10⁻⁴ ) / (1 x ^10⁻⁴ )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 80 Newton

Det riktige svaret er C.

4. To elektriske ladninger P og Q, som er 10 cm fra hverandre ^, opplever en tiltrekningskraft på 8 N. Hvis ladningen Q forskyves 5 cm mot ladningen P (1 µC = 10⁻⁶ ^C og k = 9 x ^10⁶ Nm² . ^C⁻² ), er den elektriske kraften som oppstår...

A. 8 N

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

Ø. 56 N

Diskusjon

Det er kjent at :

Avstanden mellom ladningene P og Q (r _PQ ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x ^10⁻⁹ m

Den elektriske kraften mellom ladningene P og Q (F) = 8 N

Elektrisk ladning Q (qQ ₎ = 40 µC = 40 x ^10⁻⁶ C

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørsmål : Den elektriske kraften mellom ladningene P og Q hvis ladningen Q forskyves 5 cm mot ladningen P

Svar :

Beregn først den elektriske ladningen P, deretter beregn den elektriske kraften mellom de to elektriske ladningene, hvis den elektriske ladningen Q forskyves 5 cm mot ladningen P.

Elektrisk ladning P :

qP = F r² ^/ k _{( qQ} )

q _P = (8)(1 x ^10⁻⁴ ) ^² / (9 x ^10⁻⁶ )(40 x ^10⁻⁶ )

qP ₌ (8)(1 x ^10⁻² ) / 360 x ^10⁻³

qP ₌ (8 x ^10⁻² ) / (36 x ^10⁴ )

qP ₌ (1 x ^10⁻² ) / (4,5 x ^10⁴ )

qP ₌ (1/4,5) x ^10-6 Coulomb

Den elektriske kraften mellom de elektriske ladningene P og Q :

Hvis ladningen ved Q forskyves 5 cm til venstre, blir avstanden mellom de to ladningene 5 cm = 0,05 meter = 5 x ^10⁻² meter

F = k(qP ₎ ( _qQ ) / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ ((1/4,5) x ^10⁻⁶ )(40 x ^10⁻⁶ ) / (5 x ^10⁻² ) ^²

F = (2 x 10³ ⁾ (40 x ^10⁻⁴ ) / (25 x ^10⁻⁴ )

F = (80 x 10⁻⁴ ⁾ / (25 x ^10⁻⁴ )

F = 3,2 x 10 ¹

F = 32 Newton

Det riktige svaret er C.

5. Se på følgende bilde av elektriske ladninger. Den elektriske kraften som ladningen qB opplever _er 8 N (1 µC = 10⁻⁶ ^C ) og (k = 9.10⁻¹ ^Nm² .C⁻² ⁾ . Hvis ladningen _{qB forskyves til 4 cm fra A, er den elektriske kraften som qB} opplever nå ^…

A. 2 N

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

Ø. 10 N

Diskusjon

Det er kjent at :

Avstanden mellom ladningene A og B (r _AB ) = 2 cm = 0,02 m = 2 x ^10⁻² m

Den elektriske kraften mellom ladningene A og B (F) = 8 N

Elektrisk ladning A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ C

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørsmål : Den elektriske kraften mellom ladningene A og B hvis avstanden mellom de to ladningene er 4 cm

Svar :

Beregn først den elektriske ladningen B, deretter beregn den elektriske kraften mellom de to elektriske ladningene hvis avstanden mellom de to elektriske ladningene er 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10⁻² ^meter.

Elektrisk ladning B :

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

q _B = (8)(2 x ^10⁻² ) ^² / (9 x ^10⁶ )(2 x ^10⁻⁶ )

qB ₌ (8)(4 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB ₌ (32 x ^10⁻⁴ ) / (18 x ^10³ )

qB = ₍ 32/18) x ^10-7

qB = (16/9) _x ^10-7 Coulomb

Den elektriske kraften mellom ladningene A og B :

F = k(qA ₎ (qB ₎ / ^r²

F = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )((16/9) x ^10⁻⁶ ) / (4 x ^10⁻² ) ^²

F = (18 x 10³ ⁾ ((16/9) x ^10⁻⁴ ) / (16 x ^10⁻⁴ )

F = (2 x 10³ ⁾ (16 x ^10⁻⁴ ) / (16 x ^10⁻⁴ )

F = (2 x 10³ ⁾ (1 x ^10⁻⁴ ) / (1 x ^10⁻⁴ )

F = (2 x 10⁻⁴ ⁾ / (1 x ^10⁻⁴ )

F = 2 Newton

Det riktige svaret er A.

6. Tre elektriske ladninger er plassert i hjørnepunktene i trekant ABC med sidelengde AB = BC = 20 cm og samme ladningsstørrelse (q = 2µC) som i bildet på siden (k = 9.10⁻¹ ^{Nm²·C⁻², 1 µ = 10⁻⁶ )} . ^Størrelsen på den ^elektriske kraften som virker på punkt B er….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

Ø. 0,4 N

Diskusjon

Det er kjent at:

Ladning i punkt A (qA ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladning i punkt B (qB ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladning i punkt C (qC ₎ = 2 µC = 2 x ^10⁻⁶ Coulomb

Avstand B til C (r _BC ) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x ^10⁻¹ meter

Avstand B til A (rBA ₎ = 20 cm = 0,2 meter = 2 x ^10⁻¹ meter

k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørsmål: Størrelsen på den elektriske kraften som virker på punkt B

Jawab:

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBC = 9 _x ^10⁻¹

F _BC = 0,9 Newton

Den elektriske ladningen i punktene B og C er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften FBC _mot venstre, vekk fra punkt C.

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (2 x ^10⁻⁶ )(2 x ^10⁻⁶ ) / (2 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (4 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 36 x 10⁻³ ⁾ / (4 x ^10⁻² )

FBA ₌ 9 x ^10-1

FBA = _0,9 Newton

Den elektriske ladningen i punktene B og A er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften FBA _nedover , vekk fra punkt A.

De to elektriske kreftene danner en rett vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraften som virker i punkt B ved hjelp av den pytagoreiske formelen.

Det riktige svaret er B.

7. Se på bildet nedenfor!

Tre ladninger Q1 _, Q2 _og Q3 _er plassert i spissene av en rettvinklet trekant ABC. Lengden på AB = BC = 30 cm. Gitt k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C⁻² og 1 µ = 10^ ^{-6 ,} er den resulterende Coulomb-kraften på ladning Q1 _….

A. 1 N

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

Ø. 12 N

Diskusjon

Det er kjent at:

Ladning i punkt A (qA ₎ = 3 µC = 3 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladning i punkt B (qB ₎ = -10 µC = -10 x ^10⁻⁶ Coulomb

Ladning i punkt C (qC ₎ = 4 µC = 4 x ^10⁻⁶ Coulomb

Avstand B til C (r _BC ) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x ^10⁻¹ meter

Avstand B til A (rBA ₎ = 30 cm = 0,3 meter = 3 x ^10⁻¹ meter

k = 9.10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Spørsmål: Resulterende Coulomb-kraft i punkt B

Jawab:

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og C:

FBC = k( ^qB ₎ ( _{qC )} / _rBC2

F _BC = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(4 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BC = (9 x 10⁻¹ ⁾ (40 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBC ₌ (360 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBC = 40 _x ^10⁻¹

F _BC = 4 Newton

Den elektriske ladningen i punkt B er negativ og den elektriske ladningen i punkt C er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften FBC _mot høyre mot punkt C.

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og A:

FBA = k( ^qB ₎ ( _{qA )} / _rBA2

F _BA = (9 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ )(3 x ^10⁻⁶ ) / (3 x ^10⁻⁶ ) ^²

F _BA = (9 x 10⁻¹ ⁾ (30 x ^10⁻¹² ) / (9 x ^10⁻² )

FBA = ₍ 270 x 10⁻³ ⁾ / (9 x ^10⁻² )

FBA ₌ 30 x ^10-1

FBA = ₃ Newton

Den elektriske ladningen i punkt B er negativ og den elektriske ladningen i punkt A er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften FBA _oppover mot punkt A.

De to elektriske kreftene danner en rett vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraften som virker i punkt B ved hjelp av den pytagoreiske formelen.

Det riktige svaret er B.

8. Tre elektriske ladninger er plassert i hjørnepunktene i trekant ABC med sidelengde AB = BC = 20 cm og samme ladningsstørrelse (q = 2µC) som i bildet på siden (k = 9.10⁹ nm².C^-2, 1 µ = 10^-6Størrelsen på den elektriske kraften å jobbe på punkt B er….

1. 0,9√3 N
2. 0,9√2 N
3. 0,9 N
4. 0,81 N
5. 0,4 N

Diskusjon

Det er kjent at:
Ladningen i punkt A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Avstand fra B til C (r_BC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
Avstand fra B til A (r_BA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Spurte: Størrelsen på den elektriske kraften som virker i punkt B
Jawab:

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og C:
F_BC = k (q_B)(q_C)/r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BC = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BC = 9 x 10^-1
F_BC = 0,9 Newton
Den elektriske ladningen i punktene B og C er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften F_BC til venstre, vekk fra punkt C.

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og A:
F_BA = k (q_B)(q_A)/r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BA = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BA = 9 x 10^-1
F_BA = 0,9 Newton
Den elektriske ladningen i punktene B og A er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften F_BA ned, vekk fra punkt A.

De to elektriske kreftene danner en rett vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraften som virker i punkt B ved hjelp av den pytagoreiske formelen.
Det riktige svaret er B.

9. Se på bildet nedenfor!
Tre ladninger Q₁,Q₂og Q₃ er på spissen av den rettvinklede trekanten ABC. Lengden av AB = BC = 30 cm. Det er kjent at k = 9.10⁹ nm².C^-2 og 1 µ = 10^-6 så den resulterende Coulomb-kraften på ladning Q₁ er….

1. 1 N
2. 5 N
3. 7 N
4. 10 N
5. 12 N

Diskusjon
Det er kjent at:
Ladningen i punkt A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Ladningen i punkt C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Avstand fra B til C (r_BC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
Avstand fra B til A (r_BA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ nm².C^-2
Spurte: Resulterende Coulomb-kraft i punkt B
Jawab:
Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og C:
F_BC = k (q_B)(q_C)/r_BC²
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 Newton
Den elektriske ladningen i punkt B er negativ og den elektriske ladningen i punkt C er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften F_BC til høyre mot punkt C.

Den elektriske kraften mellom ladningene i punktene B og A:
F_BA = k (q_B)(q_A)/r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BA = (270 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BA = 30 x 10^-1
F_BA = 3 Newton
Den elektriske ladningen i punkt B er negativ og den elektriske ladningen i punkt A er positiv, derfor er retningen til den elektriske kraften F_BA opp mot punkt A.
 
De to elektriske kreftene danner en rett vinkel, derfor beregnes den resulterende elektriske kraften som virker i punkt B ved hjelp av den pytagoreiske formelen.
Det riktige svaret er B.

Kilde for spørsmålet:

Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole