Wzór na ładunek elektryczny i siłę elektryczną

Przykładowe pytania i wzory na ładunek elektryczny i siłę elektrostatyczną

Ładunek elektryczny

1. Dwa identyczne ładunki, każdy o masie m = 9√3 × 10-4 ^kg , zawieszono w tym samym punkcie na linie o długości l = 1 metr. Jeśli oba ładunki znajdują się w odległości a = 1 metr, to wartość każdego ładunku wynosi….

A. 4 mikrokulomby
B. 2 mikrokulomby
C. 1 mikrokulomb
D. 0,5 mikrokulomba

Pembahasan
Wiadomo, że:
Dwa identyczne ładunki oznaczają dwa podobne ładunki, gdzie podobne ładunki odpychają się.
Długość liny (l) = 1 metr
Odległość między dwoma ładunkami (r) = 1 metr
Masa ładunku (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/s²
Siła grawitacji (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg)(10 m/s²) = 9√3 x 10^-3 niuton
Zapytano :Wielkość każdego ładunku (q)
Jawab:

Podpis :
F = Siła odpychająca elektryczna pomiędzy obciążeniami 1 i 2
w₁ = Waga piłki 1
w₂ = Waga piłki 2
T₁ = Siła naciągu liny 1
T_1x = Składowa siły naciągu liny 1 na osi x
T_1y = Składowa siły naciągu liny 1 na osi y
T₂ = Siła naciągu liny 2
T_2x = Składowa siły naciągu liny 2 na osi x
T_2y = Składowa siły naciągu liny 2 na osi y
l₁ = długość liny 1
l_1x = składowa długości ciągu na osi x
l_1y = składowa długości ciągu na osi y

Oblicz wartość cos θ:

Oblicz siłę naciągu liny (T ₁ ):

Oblicz wartość sin θ:

Oblicz składową siły naciągu liny wzdłuż osi x (T _1x ):

Obie kule znajdują się w równowadze, więc T _1x = F = 9 x 10 ^-3 Newtona

Oblicz ładunek każdej piłki, korzystając ze wzoru prawa Coulomba:

Wielkość każdego ładunku wynosi 1 x 10^-6 Kulomb lub 1 mikrokulomb.
Prawidłowa odpowiedź to C.

Naładowanie obiektu elektrycznością

1. Istnieją dwa sposoby nadania obiektowi ładunku elektrycznego:
A. Tarcie i elektromagnetyzm
B. Indukcja i elektromagnetyzm
C. Pocieranie i indukcja
D. Indukcja i namagnesowanie
Pembahasan
Dwa sposoby nadania przedmiotowi ładunku elektrycznego to pocieranie i indukcja.
Pocieranie to sposób nadania obiektowi dodatniego lub ujemnego ładunku elektrycznego poprzez pocieranie go o inny obiekt, na przykład pocierając szklany pręt wełną lub pocierając plastikowy grzebień suchymi włosami. Podczas tarcia elektrony przemieszczają się z jednego obiektu do drugiego, tak że jeden obiekt ma nadmiar elektronów (brakuje protonów) i staje się naładowany ujemnie, a drugi obiekt ma niedobór elektronów (brakuje protonów) i staje się naładowany dodatnio.
Indukcja to metoda naładowania obiektu poprzez zbliżenie naładowanego obiektu do neutralnej metalowej kuli, ale bez dotykania jej. Obiekt, który ma zostać naładowany, musi posiadać wolne elektrony, ponieważ mogą się one poruszać pod wpływem indukcji przez obiekt naładowany elektrycznie. Obiekty metalowe zazwyczaj posiadają wolne elektrony. Obiektów takich jak szkło, plastik czy drewno nie można naładować elektrycznie za pomocą indukcji, ponieważ nie posiadają one wolnych elektronów.
Prawidłowa odpowiedź to C.

Rodzaje ładunków elektrycznych

2. Cztery naładowane obiekty (P, Q, R i S) zachowują się następująco. P i Q odpychają się, P i R przyciągają się, R i S odpychają się. Które z poniższych stwierdzeń jest poprawne?
A. Jeśli P ma ładunek ujemny, to S ma ładunek ujemny.
B. Jeśli Q ma ładunek ujemny, to S ma ładunek ujemny.
C. Jeśli R jest naładowany ujemnie, to P jest naładowany ujemnie
D. Jeśli S ma ładunek ujemny, to P ma ładunek dodatni.
Pembahasan
P i Q odpychają się, ponieważ P i Q mają ten sam ładunek.
P i R przyciągają się wzajemnie, dlatego P i R mają różne ładunki
R i S odpychają się, więc R i S mają ten sam ładunek

Zatem jeśli P i Q mają ładunek dodatni, to R i S mają ładunek ujemny, a jeśli P i Q mają ładunek ujemny, to R i S mają ładunek dodatni.
Prawidłowa odpowiedź to D.

3. Pytania do Krajowej Olimpiady Przyrodniczej 2011 dla szkół średnich I stopnia na poziomie regencji/miasta nr 59
Obiekt uważa się za naładowany dodatnio, jeżeli...
A. Obiekt otrzymuje protony
B. Obiekt uwalnia protony
C. Obiekty otrzymują elektrony
D. Obiekty uwalniają elektrony
Pembahasan
Protony mają ładunek dodatni, a elektrony – ujemny. Protony znajdują się w centrum atomów, uniemożliwiając im przemieszczanie się z jednego obiektu do drugiego. Elektrony natomiast znajdują się na powierzchni atomów, umożliwiając im przemieszczanie się z jednego obiektu do drugiego. Obiekty uzyskują ładunek elektryczny poprzez uwalnianie lub pozyskiwanie elektronów. Jeśli obiekt zyskuje elektrony, ma nadmiar elektronów (brak protonów), co skutkuje ładunkiem ujemnym. Jeśli obiekt uwalnia elektrony, ma nadmiar elektronów (nadmiar protonów), co skutkuje ładunkiem dodatnim.
Zatem, opierając się na powyższym pytaniu, możemy powiedzieć, że obiekt ma ładunek dodatni, jeżeli uwalnia elektrony.
Prawidłowa odpowiedź to D.

Siła elektryczna

4. Dwa ładunki elektryczne Q każdy₁ i Q₂ znajduje się w odległości R i ma siłę odpychającą równą 100 N. Jeżeli odległość między dwoma ładunkami zmniejszy się do 1/3 R, wówczas siła odpychająca ładunków elektrycznych będzie wynosić….
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D.900 N
Pembahasan
Wiadomo, że:
Ładunek elektryczny 1 = Q₁
Ładunek elektryczny 2 = Q₂
Odległość między dwoma ładunkami = R
Siła odpychająca między dwoma ładunkami (F) = 100 niutonów
Siła odpychania oznacza, że ​​oba ładunki elektryczne są tego samego typu, oba dodatnie lub oba ujemne.
Pytanie: Jeżeli odległość między dwoma ładunkami zmniejszy się do 1/3 R, to siła odpychania ładunku elektrycznego wyniesie...
Jawab:
Wzór prawa Coulomba:
F = k Q₁ Q₂ / R₂
Załóżmy, że R = 1, wówczas wartość Q₁.Q₂ można obliczyć:

Jeżeli odległość między dwoma ładunkami zmniejszy się do 1/3 R, wówczas siła odpychania ładunku elektrycznego (F) będzie wynosić:

Prawidłowa odpowiedź to D.

5. Opłata punktowa Q₁ = +4e i ładunek punktowy Q₂ = -3e są umieszczone w odległości 0,3 m od siebie, jak pokazano na poniższym rysunku. Tak więc siła elektryczna działająca na ładunek Q₂ jest równy zero, ładunek punktowy Q₃ = +16e należy umieścić w….
A. 0,3 m na lewo od Q₁
B. 0,6 m na prawo od Q₁
C. 0,6 m na prawo od Q₂
D. 0,9 m na lewo od Q₂
Pembahasan
Wiadomo, że:
Ładunek elektronu (-e) lub protonu (+e) = 1,60 x 10^-19 Kulomb
Opłata punktowa Q₁ = +4e
Opłata punktowa Q₂ = -3e
Opłata punktowa Q₃ = +16e
Odległość między ładunkami punktowymi Q₁ i ładunek punktowy Q₂ = 0,3 metrów
Pytanie: Tak więc siła elektryczna działająca na ładunek Q₂ jest równy zero, ładunek punktowy Q₃ = +16e należy umieścić w….
Jawab:
Siła elektryczna między ładunkami Q₁ i ładunek Q₂ :

Ładunek Q1 _jest dodatni, a ładunek Q2 _jest ujemny, więc siła elektryczna F12 ma kierunek _w lewo (w stronę ładunku Q1 ₎.

Tak więc wypadkowa siła elektryczna działająca na ładunek Q₂ jest równa zero, wówczas wartość siły elektrycznej między ładunkami Q₂ i ładunek Q₃ (F₃₂) = wartość siły elektrycznej między ładunkami Q₁ i ładunek Q₂ (F₁₂) i kierunek F₃₂ musi być przeciwny do kierunku F₁₂. Kierunek F₁₂ w lewo, stąd kierunek F₃₂ musi iść w prawo. Pamiętaj o Q₃ jest dodatni i Q₂ jest ładunkiem ujemnym, więc kierunek F₃₂ po prawej stronie, a następnie ładunek Q₃ musi być umieszczony po prawej stronie Q₂

Odległość między ładunkiem Q2 _i ładunkiem Q3 _oblicza się przy użyciu wzoru prawa Coulomba:

Prawidłowa odpowiedź to C.

Źródło pytania:

Pytania OSN z fizyki dla gimnazjum