Forța electrostatică – probleme și soluții

Forța electrostatică – probleme și soluții

1. Dacă forța electrică statică este ^de 144 N, care este distanța dintre cele două sarcini ... (1 μC = ^10⁻⁶ C și k = ^9.10⁶ Nm²⁻C⁻² ⁾

Cunoscut:

Forța electrică (F12 ₎ = 144 N

Sarcina 1 (q² ₎ = 10 μC = 10 x ^10⁻⁶C

Sarcina 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶C

Constanta (k ⁾ = ⁹ x ^10⁶ Nm²⁻⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = metru

Căutat: Distanța dintre ambele sarcini (r)

soluţie:

Ecuația legii lui Coulomb :

F = forța electrică statică, k = constanta lui Coulomb, q = sarcina electrică, r = distanța dintre ambele sarcini

Distanța dintre ambele sarcini (r) = 5 x 10⁻² ^metri = 5 x ^10⁻² x ^10⁻² cm = 5 cm.

2. Două sarcini sunt separate de o distanță de r . Dacă forța electrică statică este de 3.6 N, care este distanța dintre ambele sarcini (1 μC = 10⁻⁶ ^C și k = ^9.10⁶ Nm²⁻C⁻² ^)?

Cunoscut:

Forța electrică (F12 ₎ = 3.6 N

Sarcina 1 (q² ₎ = 9 μC = 9 x ^10⁻⁶C

Sarcina 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶C

^Constanta lui Coulomb (k) = ⁹ x ^10⁶ Nm²⁻⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = metru

Căutat: Distanța dintre ambele sarcini (r)

soluţie:

Distanța dintre ambele sarcini (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.

3. Trei sarcini punctuale ^, așa cum se arată în figura de mai jos. Care este magnitudinea forței electrice statice în punctul A (k = 9.10⁻⁹ ^Nm²⁻⁻² ; 1 μ = ^{10⁻⁶ )}?

Cunoscut:

Taxă A (q)_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

Sarcina B (q₂B ) ₌ 8 μC = 8 x ^10⁻⁶C

Sarcina C (qC ₎ = 4,5 μC = 4,5 x ^10⁻⁶C

^Constanta lui Coulomb ⁽ k ) = 9 x ^10⁶ Nm²⁻⁻²

Distanța dintre sarcinile A și B (r _AB ) = 4 cm = 4 x ^10⁻² m

Distanța dintre sarcinile A și C (r _AC ) = 3 cm = 3 x ^10⁻² m

C = Coulomb, N = Newton, m = metru

Cerut: Forța electrică statică în punctul A

soluţie:

Ecuația legii lui Coulomb:

F = forța electrică statică , k = constanta lui Coulomb , q = sarcina electrică , r = distanța dintre ambele sarcini

Forța electrică statică în punctul A:

^{4. Sarcini punctuale tripartite ,} așa cum se arată în figura de mai jos. Care este magnitudinea forței Coulomb la care este supusă sarcina B ⁽ k = 9.10⁶ ^Nm²⁻⁻² ; 1 μC = ^10⁻⁶ C ).

Cunoscut:

q _A = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ C = ^10⁻⁵ Coulombs

q _B = 10 µC = 10 x ^10⁻⁶ = ^10⁻⁵ Coulombs

q _C = 20 µC = 20 x ^10⁻⁶ = 2 x ^10⁻⁵ Coulombs

r _AB = 0.1 metri = ^10⁻¹ m

r _BC = 0.1 metri = ^10⁻¹ m

^{k =} 9 x ^10⁶ Nm²C⁻²

Cerut: Forța Coulomb experimentată de sarcina B

soluţie:

Asupra sarcinii B acționează două forțe Coulomb, forța Coulomb dintre sarcinile A și B (F₂AB₄ ₎ și forța Coulomb dintre sarcinile B și C (F₂BC₄ ₎ . Forța Coulomb experimentată de sarcina B este forța netă dintre _F₂AB și _F₂BC₄.

Forța Coulomb între sarcinile A și B:

Sarcina A cu semn pozitiv și sarcina B cu semn pozitiv, astfel încât F _AB indică sarcina C.

Forța Coulomb între sarcinile B și C:

Sarcina B are semnul pozitiv și sarcina C are semnul pozitiv, astfel încât F _BC indică sarcina A.

Forța Coulombiană resimțită de sarcina B:

F₂B = _F₂BC – _F₂AB = 180 – 90 = 90 _N

Forța Coulombiană resimțită de sarcina B (F₂B ₎ este de 90 de newtoni. Direcția lui F₂B _este aceeași cu direcția lui _F₂BC spre sarcina A.

5. Determinați magnitudinea și direcția forței Coulomb asupra sarcinii B ( k = 9 x 10⁶ ^{Nm² C⁻²} , ¹ μC = 10⁻⁶ ^C ).

Cunoscut:

Sarcina A (q _A ) = +Q

Sarcina B (q _B ) = -2Q

Sarcina C (qC ₎ = -Q

Distanța dintre sarcinile A și B (r _AB ) = r

Distanța dintre sarcinile B și C (r _BC ) = 2r

^{k =} 9 x ^10⁶ Nm²C⁻²

Cerut: Magnitudinea și direcția forței Coulomb asupra sarcinii B

soluţie:

Forța Coulomb între sarcinile A și B:

Sarcina A este pozitivă, iar sarcina B este negativă, astfel încât direcția lui F _AB indică sarcina A.

Forța Coulomb între sarcina B și sarcina C:

Sarcina B este negativă, iar sarcina C este negativă, astfel încât direcția lui F _BC indică sarcina A.

Forța netă acționează asupra sarcinii B:

F = F_AB + F_BC = 2 kQ²/r² + 0.5 kQ²/r² = 2.5 kQ²/r² = 2.5 kQ² r^-2

Direcția forței indică sarcina A sau spre stânga.