Электростатическая сила – проблемы и решения
1. Если статическая электрическая сила равна 144 Н, каково расстояние между обоими зарядами … (1 мкКл = 10⁻⁶ Кл и k = 9· 10⁹ Н· м² · Кл⁻² )
Известно:
Электрическая сила (F 12 ) = 144 Н
Заряд 1 (q 1 ) = 10 мкКл = 10 x 10 -6 Кл
Заряд 2 (q 2 ) = 4 мкКл = 4 x 10 -6 Кл
Константа (k) = 9 x 10⁹ Нм² · С⁻²
C = Кулон, N = Ньютон, m = метр
Требуется: расстояние между обоими зарядами (r)
решение:
Уравнение закона Кулона :
F = статическая электрическая сила, k = постоянная Кулона, q = электрический заряд, r = расстояние между обоими зарядами.
Расстояние между обоими зарядами (r) = 5 x 10⁻² метров = 5 x 10⁻² x 10² см = 5 см.
2. Два заряда разделены расстоянием r . Если статическая электрическая сила равна 3.6 Н, каково расстояние между обоими зарядами (1 мкКл = 10⁻⁶ Кл и k = 9·10⁹ Н ·м² · Кл⁻² )?
Известно:
Электрическая сила (F 12 ) = 3.6 Н
Заряд 1 (q 1 ) = 9 мкКл = 9 x 10 -6 Кл
Заряд 2 (q 2 ) = 4 мкКл = 4 x 10 -6 Кл
Постоянная Кулона (k) = 9 x 10⁹ Нм² · К⁻²
C = Кулон, N = Ньютон, m = метр
Требуется: расстояние между обоими зарядами (r)
решение:
Расстояние между обоими зарядами (r) = 0.3 м = 0.3 х 100 см = 30 см.
3. Три точечных заряда, как показано на рисунке ниже. Какова величина статической электрической силы в точке А (k = 9·10⁹ Н · м² · Кл⁻² ; 1 μ = 10⁻⁶ )?
Известно:
Заряд А (q)A) = -2 мкКл = -2 x 10-6 C
Заряд B (q B ) = 8 мкКл = 8 x 10⁻⁶ Кл
Заряд C (q C ) = 4,5 мкКл = 4,5 × 10⁻⁶ Кл
Постоянная Кулона (k) = 9 x 10⁹ Нм² · К⁻²
Расстояние между зарядами А и В (r AB ) = 4 см = 4 х 10⁻² м
Расстояние между зарядами А и С (r AC ) = 3 см = 3 х 10⁻² м
C = Кулон, N = Ньютон, m = метр
Требуется: значение статической электрической силы в точке А.
решение:
Уравнение закона Кулона:
F = статическая электрическая сила , k = постоянная Кулона , q = электрический заряд , r = расстояние между обоими зарядами.
Статическая электрическая сила в точке А:
4. Три точечных заряда, как показано на рисунке ниже. Какова величина кулоновской силы, действующей на заряд B (k = 9·10⁹ Н · м² · Кл⁻² ; 1 мкКл = 10⁻⁶ Кл )?
Известно:
q A = 10 мкКл = 10 x 10⁻⁶ Кл = 10⁻⁵ Кулонов
q B = 10 мкКл = 10 x 10⁻⁶ = 10⁻⁵ Кулонов
q C = 20 мкКл = 20 x 10⁻⁶ = 2 x 10⁻⁵ Кулонов
r AB = 0.1 метра = 10⁻¹ м
r BC = 0.1 метра = 10⁻¹ м
k = 9 x 10⁹ Нм² С⁻²
Требуется: сила Кулона, действующая на заряд B.
решение:
На заряд B действуют две кулоновские силы: кулоновская сила между зарядами A и B (F AB ) и кулоновская сила между зарядами B и C (F BC ). Кулоновская сила, действующая на заряд B, является результирующей силой сил F AB и F BC.
Сила Кулона между зарядами А и В:
Заряд A имеет положительный знак, а заряд B — положительный знак, так что точка F AB направлена к заряду C.
Сила Кулона между зарядами B и C:
Заряд B имеет положительный знак, а заряд C также имеет положительный знак, так что точка FBC направлена к заряду A.
Сила Кулона, действующая на заряд B:
F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 Н
Кулоновская сила, действующая на заряд B (F B ), составляет 90 Ньютонов. Направление силы F B совпадает с направлением силы F BC , направленной на заряд A.
5. Определите величину и направление кулоновской силы, действующей на заряд B ( k = 9 x 10⁹ Нм² Кл⁻² , 1 мкКл = 10⁻⁶ Кл ).
Известно:
Заряд A (q A ) = +Q
Заряд B (q B ) = -2Q
Заряд C (q C ) = -Q
Расстояние между зарядами А и В (r AB ) = r
Расстояние между зарядами B и C (r BC ) = 2r
k = 9 x 10⁹ Нм² С⁻²
Требуется: величина и направление кулоновской силы, действующей на заряд B.
решение:
Сила Кулона между зарядами А и В:
Заряд А положительный, а заряд В отрицательный, так что направление силы FAB указывает на заряд А.
Сила Кулона между зарядом B и зарядом C:
Заряд B отрицательный, а заряд C отрицательный, поэтому направление силы FBC указывает на заряд A.
На заряд B действует результирующая сила:
Ф = ФAB + FBC = 2 к Q2/r2 + 0.5 к Q2/r2 = 2.5 к Q2/r2 = 2.5 к Q2 r-2
Направление силы указывает на заряд А или влево.
