Formula pentru sarcina electrică și forța electrică

Exemple de întrebări și formule pentru sarcina electrică și forța electrică

Sarcină electrică

1. Două sarcini identice, fiecare cu masa m = 9√3 x 10^-4 kg este atârnat în același punct folosind o frânghie cu o lungime de l = 1 metru. Dacă cele două sarcini sunt separate de o distanță de a = 1 metru, atunci magnitudinea fiecărei sarcini este….

A. 4 microcoulombi
B. 2 microcoulombi
C. 1 microcoulomb
D. 0,5 microcoulomb

Pembahasan
Se știe că:
Două sarcini identice înseamnă două sarcini similare, unde sarcini similare se resping reciproc.
Lungimea frânghiei (l) = 1 metru
Distanța dintre cele două sarcini (r) = 1 metru
Masa sarcinii (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Accelerația gravitațională (g) = 10 m/s²
Gravitație (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg)(10 m/s²) = 9√3 x 10^-3 Newton
Întrebat Magnitudinea fiecărei sarcini (q)
Jawab:

Legendă:
F = Forța electrică de respingere dintre sarcinile 1 și 2
w₁ = Gravitatea bilei 1
w₂ = Gravitatea bilei 2
T₁ = Forța de tensiune a cablului 1
T_1x = Componenta forței de tensiune a frânghiei 1 pe axa x
T_1y = Componenta forței de tensiune a frânghiei 1 pe axa y
T₂ = Forța de tensiune a cablului 2
T_2x = Componenta forței de tensiune a frânghiei 2 pe axa x
T_2y = Componenta forței de tensiune a frânghiei 2 pe axa y
l₁ = lungimea frânghiei 1
l_1x = componentă a lungimii șirului pe axa x
l_1y = componentă a lungimii șirului pe axa y

Calculați valoarea cosului θ:

Calculați forța de tensiune a frânghiei (T₁):

Calculați valoarea sinusului θ:

Calculați componenta forței de tensiune a frânghiei pe axa x (T_1x):

Cele două bile sunt în echilibru, astfel încât T_1x = F = 9 x 10^-3 Newton

Calculați sarcina fiecărei bile folosind formula legii lui Coulomb:

Mărimea fiecărei sarcini este 1 x 10^-6 Coulomb sau 1 microCoulomb.
Răspunsul corect este C.

Încărcarea electrică a unui obiect

1. Două moduri de a da o sarcină electrică unui obiect sunt….
A. Frecare și electromagnetism
B. Inducție și electromagnetism
C. Frecare și inducție
D. Inducție și magnetizare
Pembahasan
Două modalități de a da o sarcină electrică unui obiect sunt frecarea și inducția.
Frecarea este o modalitate de a face ca un obiect să aibă o sarcină electrică pozitivă sau negativă prin frecarea obiectului cu un alt obiect, de exemplu frecarea unei baghete de sticlă cu lână sau frecarea unui pieptene de plastic cu păr uscat. În timpul frecării, electronii se deplasează de la un obiect la altul, astfel încât un obiect are un exces de electroni (lipsește protoni) și apoi devine încărcat negativ, iar celălalt obiect are un deficit de electroni (lipsește protoni) și apoi devine încărcat pozitiv.
Inducția este o metodă de încărcare electrică a unui obiect prin apropierea acestuia de o bilă metalică neutră, dar fără a o atinge. Obiectul care urmează să fie încărcat trebuie să aibă electroni liberi, deoarece acești electroni liberi se pot mișca atunci când sunt induși de un obiect încărcat electric. Obiectele metalice au, în general, electroni liberi. Obiecte precum sticla, plasticul sau lemnul nu pot fi încărcate electric prin inducție, deoarece aceste obiecte nu au electroni liberi.
Răspunsul corect este C.

Tipuri de sarcină electrică

2. Patru obiecte încărcate (P, Q, R și S) se comportă după cum urmează. P și Q se resping reciproc, P și R se atrag reciproc, R și S se resping reciproc. Care dintre următoarele afirmații este corectă?
A. Dacă P este încărcat negativ, atunci S este încărcat negativ.
B. Dacă Q este încărcat negativ, atunci S este încărcat negativ.
C. Dacă R este încărcat negativ, atunci P este încărcat negativ
D. Dacă S este încărcat negativ, atunci P este încărcat pozitiv.
Pembahasan
P și Q se resping reciproc deoarece P și Q au aceeași sarcină electrică.
P și R se atrag reciproc, prin urmare P și R au sarcini diferite
R și S se resping reciproc, prin urmare R și S au aceeași sarcină electrică

Deci, dacă P și Q sunt încărcate pozitiv, atunci R și S sunt încărcate negativ sau dacă P și Q sunt încărcate negativ, atunci R și S sunt încărcate pozitiv.
Răspunsul corect este D.

3. Întrebări pentru Olimpiada Națională de Științe 2011 pentru școlile gimnaziale la nivel Regency/City nr. 59
Se spune că un obiect este încărcat pozitiv dacă...
A. Obiectul primește protoni
B. Obiectele eliberează protoni
C. Obiectele primesc electroni
D. Obiectele eliberează electroni
Pembahasan
Protonii sunt încărcați pozitiv, în timp ce electronii sunt încărcați negativ. Protonii sunt situați în centrul atomilor, împiedicându-i să se deplaseze de la un obiect la altul. Electronii, pe de altă parte, sunt situați la suprafața atomilor, permițându-le să se deplaseze de la un obiect la altul. Obiectele se încarcă electric fie prin eliberarea de electroni, fie prin câștigarea de electroni. Dacă un obiect câștigă electroni, are un exces de electroni (o lipsă de protoni), rezultând o sarcină negativă. Dacă un obiect eliberează electroni, are un exces de electroni (un exces de protoni), rezultând o sarcină pozitivă.
Deci, pe baza întrebării de mai sus, se spune că un obiect are o sarcină pozitivă dacă obiectul eliberează electroni.
Răspunsul corect este D.

Forța electrică

4. Două sarcini electrice de Q fiecare₁ și Q₂ se află la o distanță R și are o forță de respingere de 100 N. Dacă distanța dintre cele două sarcini este redusă la 1/3 R, atunci forța de respingere a sarcinilor electrice devine….
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Pembahasan
Se știe că:
Sarcină electrică 1 = Q₁
Sarcină electrică 2 = Q₂
Distanța dintre cele două sarcini = R
Forța de respingere dintre cele două sarcini (F) = 100 newtoni
Forța de respingere înseamnă că ambele sarcini electrice sunt de același tip, ambele pozitive sau ambele negative.
Întrebare: Dacă distanța dintre cele două sarcini se reduce la 1/3 R, atunci forța de respingere a sarcinii electrice devine...
Jawab:
Formula legii lui Coulomb:
F = kQ₁ Q₂ / R₂
Presupunând că R = 1, atunci valoarea lui Q₁.Q₂ se poate calcula:

Dacă distanța dintre cele două sarcini se reduce la 1/3 R, atunci forța de respingere a sarcinii electrice (F) devine:

Răspunsul corect este D.

5. Sarcină punctuală Q₁ = +4e și sarcină punctuală Q₂ = -3e sunt ținute la o distanță de 0,3 m unul de celălalt, așa cum se arată în figura de mai jos. Astfel încât forța electrică care acționează asupra sarcinii Q₂ este zero, sarcina punctuală Q₃ = +16e ar trebui plasat în….
A. 0,3 m la stânga lui Q₁
B. 0,6 m la dreapta lui Q₁
C. 0,6 m la dreapta lui Q₂
D. 0,9 m la stânga lui Q₂
Pembahasan
Se știe că:
Sarcina unui electron (-e) sau a unui proton (+e) = 1,60 x 10^-19 Coulomb
Sarcină punctuală Q₁ = +4e
Sarcină punctuală Q₂ = -3e
Sarcină punctuală Q₃ = +16e
Distanța dintre sarcinile punctuale Q₁ și sarcina punctuală Q₂ = 0,3 metri
Întrebare: Astfel încât forța electrică care acționează asupra sarcinii Q₂ este zero, sarcina punctuală Q₃ = +16e ar trebui plasat în….
Jawab:
Forța electrică dintre sarcini Q₁ și sarcina Q₂ :

Încărcarea Q₁ pozitiv și sarcină Q₂ negativă, astfel încât direcția forței electrice F₁₂ spre stânga (spre sarcina Q)₁).

Astfel încât forța electrică rezultantă care acționează asupra sarcinii Q₂ Dacă este zero, atunci magnitudinea forței electrice dintre sarcinile Q₂ și sarcina Q₃ (F₃₂) = magnitudinea forței electrice dintre sarcini Q₁ și sarcina Q₂ (F₁₂) și direcția F₃₂ trebuie să fie opusă direcției lui F₁₂Direcția F₁₂ spre stânga, deci direcția F₃₂ trebuie să mergi la dreapta. Ține minte Q₃ este pozitiv și Q₂ este o sarcină negativă, astfel încât direcția lui F₃₂ la dreapta, atunci sarcina Q₃ trebuie plasat la dreapta lui Q₂

Distanța dintre sarcini Q₂ și sarcina Q₃ calculat folosind formula legii lui Coulomb:

Răspunsul corect este C.

Sursa întrebării:

Întrebări OSN pentru fizică la gimnaziu - Liceu