Coulombov zakon – problemi in rešitve

1. Dvotočkovni naboji, Q_A = +8 μC in Q_B = -5 μC, sta med seboj oddaljena r = 10 cm. Kolikšna je velikost električna silaKonstanta k = 8.988 x 10⁹ Nm²C^-2 = 9 x 10⁹ Nm²C^-2.

Znano:

Brezžični polnilci A (q_A) = +8 μC = +8 x 10^-6 C

Naboj B (q_B) = -5 μC = -5 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Naš razdalja med nabojem A in B (r_AB) = 10 cm = 0.1 m

Wanted : Velikost električne sile

Rešitev:

Formula Coulombov zakon :

Velikost električne sile:

2. Dva nabita delca, kot je prikazano na spodnji sliki. Q_P = +10 μC in Q_q = +20 μC so oddaljeni r = 10 cm. Kolikšna je velikost elektrostatične sile?

Znano:

Naboj P (Q_P) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

Naboj Q (Q_Q) = +20 μC = +20 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Razdalja med naboji P in Q (r_PQ) = 12 cm = 0.12 m = 12 x 10^-2 m

Išče se: Tvelikost električne sile

Rešitev:

3. Trije nabiti delci so razporejeni v vrsti, kot je prikazano na spodnji sliki. Naboj A = -5 μC, naboj B = +10 μC in naboj C = -12 μC. Izračunajte neto elektrostatično silo na delec B zaradi drugih dveh nabojev.

Znano:

Naboj A (q_A) = -5 μC = -5 x 10^-6 C

Naboj B (q_B) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

Naboj C (q_C) = -12 μC = -12 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Razdalja med delci A in B (r_AB) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10^-2 m

Razdalja med delci B in C (r_BC) = 4 cm = 0.04 m = 4 x 10^-2 m

Išče se: Velikost in smer neto elektrostatične sile na delec B

Rešitev:

Neto sila na delec B je vektorska vsota sile F_BA ki jo na delec B izvaja delec A in sila F_BC ki ga na delec B izvaja delec C.

Sila F_BA ki ga delec A izvaja na delec B:

 

Smer elektrostatične sile kaže na delec A (kaže na levo).

Sila F_BC ki ga delec A izvaja na delec B:

 

Smer elektrostatične sile kaže na delec C (pokaže na desno).

Neto elektrostatična sila na delec B :

F_B = F._AB - F_BC = 675 N – 125 N = 550 Newtonov.

Smer neto elektrostatične sile na delec B kaže proti delecu C (kaže v desno).

4. +V₁ = 10 μC, +Q₂ = 50 μC in Q₃ so ločeni, kot je prikazano na spodnji sliki. Kolikšen je elektrostatični naboj na delcu 3, če je neto elektrostatična sila na delcu 2 enaka nič.

Znano:

Naboj 1 (q₁) = +10 μC = +10 x 10^-6 C

Naboj 2 (q₂) = +50 μC = +50 x 10^-6 C

Razdalja med nabojema 1 in 2 (r₁₂) = 2 cm = 0.02 m = 2 x 10^-2 m

Razdalja med nabojem 2 in nabojem 3 (r₂₃) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10^-2 m

Neto elektrostatična sila na delec 2 (F₂) = 0

Wanted : naboj 3 (q₃)

Rešitev:

Neto sila na delec 2 je vektor vsota sile F₂₁ ki jo na delec 2 izvaja delec 1 in sila F₂₃ ki ga na delec 2 izvaja delec 3.

Sila F₂₁ ki ga delec 1 izvaja na delec 2:

Smer elektrostatične sile kaže na delec 3 (pokaži desno).

Sila F₂₃ ki ga delec 3 izvaja na delec 2: 

Smer elektrostatične sile kaže na delec 1 (kaže na levo).

Neto elektrostatična sila na delec 2 = 0: