Vzorec pre elektrický náboj a elektrickú silu

Príklady otázok a vzorcov pre elektrický náboj a elektrickú silu

Elektrický náboj

1. Dva identické náboje, každý s hmotnosťou m = 9√3 x 10⁻⁴ ^kg , sú zavesené v rovnakom bode pomocou lana s dĺžkou l = 1 meter. Ak sú dva náboje od seba vzdialené a = 1 meter, potom veľkosť každého náboja je….

A. 4 mikrocoulomby
B. 2 mikrocoulomby
C. 1 mikrocoulomb
D. 0,5 mikrocoulombu

Diskusia
Je známe, že:
Dva rovnaké náboje znamenajú dva podobné náboje, pričom podobné náboje sa navzájom odpudzujú.
Dĺžka lana (l) = 1 meter
Vzdialenosť medzi dvoma nábojmi (r) = 1 meter
Hmotnosť náboja (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s²
Tiaž (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg)(10 m/s²) = 9√3 x 10^-3 newton
Opýtal sa Veľkosť každého náboja (q)
Odpoveď:

Popis:
F = Odpudivá elektrická sila medzi záťažami 1 a 2
w₁ = Gravitácia gule 1
w₂ = Gravitácia gule 2
T₁ = Napínacia sila lana 1
T_1x = Zložka ťahovej sily lana 1 na osi x
T_1y = Zložka ťahovej sily lana 1 na osi y
T₂ = Napínacia sila lana 2
T_2x = Zložka ťahovej sily lana 2 na osi x
T_2y = Zložka ťahovej sily lana 2 na osi y
l₁ = dĺžka lana 1
l_1x = zložka dĺžky reťazca na osi x
l_1y = zložka dĺžky reťazca na osi y

Vypočítajte hodnotu cos θ:

Vypočítajte ťahovú silu lana (T1 ₎ :

Vypočítajte hodnotu sin θ:

Vypočítajte zložku ťahovej sily na lane na osi x (T _1x ):

Dve gule sú v rovnováhe, takže T _1x = F = 9 x 10 ^-3 Newtonov

Vypočítajte náboj každej guľôčky pomocou Coulombovho zákona:

Veľkosť každého náboja je 1 x 10^-6 Coulomb alebo 1 mikroCoulomb.
Správna odpoveď je C.

Nabitie objektu elektrickým nábojom

1. Dva spôsoby, ako dať objektu elektrický náboj, sú….
A. Trenie a elektromagnetizmus
B. Indukcia a elektromagnetizmus
C. Trenie a indukcia
D. Indukcia a magnetizácia
Diskusia
Dva spôsoby, ako dať objektu elektrický náboj, sú trenie a indukcia.
Trenie je spôsob, ako dosiahnuť kladný alebo záporný elektrický náboj na predmete trením predmetu o iný predmet, napríklad trením sklenenej tyčinky o vlnu alebo trením plastového hrebeňa o suché vlasy. Počas trenia sa elektróny pohybujú z jedného predmetu na druhý, takže jeden predmet má nadbytok elektrónov (chýbajú mu protóny) a potom sa nabije záporne a druhý predmet má nedostatok elektrónov (chýbajú mu protóny) a potom sa nabije kladne.
Indukcia je metóda nabitia objektu priblížením nabitého objektu k neutrálnej kovovej guličke, ale bez dotyku. Objekt, ktorý sa má nabiť, musí mať voľné elektróny, pretože tieto voľné elektróny sa môžu pohybovať, keď sú indukované elektricky nabitým objektom. Kovové objekty majú vo všeobecnosti voľné elektróny. Objekty ako sklo, plast alebo drevo nemožno elektricky nabiť indukciou, pretože tieto objekty nemajú voľné elektróny.
Správna odpoveď je C.

Typy elektrického náboja

2. Štyri nabité objekty (P, Q, R a S) sa správajú nasledovne. P a Q sa navzájom odpudzujú, P a R sa navzájom priťahujú, R a S sa navzájom odpudzujú. Ktoré z nasledujúcich tvrdení je správne?
A. Ak je P záporne nabitý, potom je S záporne nabitý.
B. Ak je Q záporne nabitý, potom je S záporne nabitý.
C. Ak je R záporne nabitý, potom je P záporne nabitý
D. Ak je S záporne nabitý, potom je P kladne nabitý.
Diskusia
P a Q sa navzájom odpudzujú, pretože P a Q majú rovnaký náboj.
P a R sa navzájom priťahujú, preto majú P a R rôzne náboje.
R a S sa navzájom odpudzujú, preto majú R a S rovnaký náboj

Takže ak sú P a Q kladne nabité, potom sú R a S záporne nabité, alebo ak sú P a Q záporne nabité, potom sú R a S kladne nabité.
Správna odpoveď je D.

3. Otázky z Národnej vedeckej olympiády 2011 pre základné školy na úrovni regentstva/mestského školstva č. 59
Hovoríme, že objekt je kladne nabitý, ak...
A. Objekt prijíma protóny
B. Objekt uvoľňuje protóny
C. Objekty prijímajú elektróny
D. Objekty uvoľňujú elektróny
Diskusia
Protóny sú kladne nabité, zatiaľ čo elektróny sú záporne nabité. Protóny sa nachádzajú v strede atómov, čo im bráni v pohybe z jedného objektu na druhý. Elektróny sa naopak nachádzajú na povrchu atómov, čo im umožňuje pohyb z jedného objektu na druhý. Objekty sa elektricky nabijú buď uvoľnením elektrónov, alebo ich získaním. Ak objekt získa elektróny, má nadbytok elektrónov (nedostatok protónov), čo vedie k zápornému náboju. Ak objekt uvoľní elektróny, má nadbytok elektrónov (nadbytok protónov), čo vedie ku kladnému náboju.
Takže na základe vyššie uvedenej otázky sa hovorí, že objekt má kladný náboj, ak uvoľňuje elektróny.
Správna odpoveď je D.

Elektrická sila

4. Dva elektrické náboje Q₁ a Q₂ je vo vzdialenosti R má odpudivú silu 100 N. Ak sa vzdialenosť medzi dvoma nábojmi zmenší na 1/3 R, potom sa odpudivá sila elektrických nábojov stane….
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Diskusia
Je známe, že:
Elektrický náboj 1 = Q₁
Elektrický náboj 2 = Q₂
Vzdialenosť medzi dvoma nábojmi = R
Odpudivá sila medzi dvoma nábojmi (F) = 100 Newtonov
Odpudivá sila znamená, že oba elektrické náboje sú rovnakého typu, oba kladné alebo oba záporné.
Otázka: Ak sa vzdialenosť medzi dvoma nábojmi zmenší na 1/3 R, potom sa odpudivá sila elektrického náboja stane...
Odpoveď:
Vzorec Coulombovho zákona:
F = k Q₁ Q₂ / R.₂
Predpokladajme, že R = 1, potom hodnota Q₁.Q₂ možno vypočítať:

Ak sa vzdialenosť medzi dvoma nábojmi zmenší na 1/3 R, potom sa odpudivá sila elektrického náboja (F) stane:

Správna odpoveď je D.

5. Bodový náboj Q₁ = +4e a bodový náboj Q₂ = -3e sú umiestnené vo vzdialenosti 0,3 m od seba, ako je znázornené na obrázku nižšie. Takže elektrická sila pôsobiaca na náboj Q₂ je nula, bodový náboj Q₃ = +16e by malo byť umiestnené v….
A. 0,3 m naľavo od Q₁
B. 0,6 m vpravo od Q₁
C. 0,6 m vpravo od Q₂
D. 0,9 m naľavo od Q₂
Diskusia
Je známe, že:
Náboj elektrónu (-e) alebo protónu (+e) = 1,60 x 10^-19 coulomb
Bodový náboj Q₁ = +4e
Bodový náboj Q₂ = -3e
Bodový náboj Q₃ = +16e
Vzdialenosť medzi bodovými nábojmi Q₁ a bodový náboj Q₂ = 0,3 metrov
Otázka: Aby elektrická sila pôsobiaca na náboj Q₂ je nula, bodový náboj Q₃ = +16e by malo byť umiestnené v….
Odpoveď:
Elektrická sila medzi nábojmi Q₁ a náboj Q₂ :

Náboj Q1 _je kladný a náboj Q2 _je záporný, takže smer elektrickej sily F12 _je doľava (smerom k náboju Q1 ₎.

Takže výsledná elektrická sila pôsobiaca na náboj Q₂ je nula, potom veľkosť elektrickej sily medzi nábojmi Q₂ a náboj Q₃ (F₃₂) = veľkosť elektrickej sily medzi nábojmi Q₁ a náboj Q₂ (F₁₂) a smer F₃₂ musí byť opačný smer ako F₁₂Smer F₁₂ doľava, teda smer F₃₂ musí ísť doprava. Pamätajte na Q₃ je kladné a Q₂ je záporný náboj, takže smer F₃₂ doprava potom náboj Q₃ musí byť umiestnený napravo od Q₂

Vzdialenosť medzi nábojom Q2 _a nábojom Q3 _sa vypočíta pomocou Coulombovho vzorca:

Správna odpoveď je C.

Zdroj otázky:

Otázky OSN z fyziky pre druhý stupeň základnej školy