Електростатичка сила – проблеми и решења
1. Ако је статичка електрична сила 144 N, колико је растојање између оба наелектрисања ... (1 μC = 10⁻⁶ C и k = 9.10⁻⁹ Nm² · C⁻² )
Познато:
Електрична сила (F 12 ) = 144 N
Наелектрисање 1 (q² ) = 10 μC = 10 x 10⁻⁶ C
Наелектрисање 2 (q² ) = 4 μC = 4 x 10⁻⁶ C
Константа (k) = 9 x 10 ^ 9 Nm² · C⁻²
C = Кулон, N = Њутн, m = метар
Тражи се: Растојање између оба наелектрисања (r)
Решење:
Једначина Кулоновог закона :
F = статичка електрична сила, k = Кулонова константа, q = електрично наелектрисање, r = растојање између оба наелектрисања
Растојање између оба наелектрисања (r) = 5 x 10⁻² метара = 5 x 10⁻² x 10⁻² цм = 5 цм.
2. Два наелектрисања раздвојена растојањем r . Ако је статичка електрична сила 3.6 N, колико је растојање између оба наелектрисања ( 1 μC = 10⁻⁶ C и k = 9.10⁻⁹ Nm² · C⁻² )
Познато:
Електрична сила (F 12 ) = 3.6 N
Наелектрисање 1 (q² ) = 9 μC = 9 x 10⁻⁶ C
Наелектрисање 2 (q² ) = 4 μC = 4 x 10⁻⁶ C
Кулонова константа (k) = 9 x 10 9 Nm² · C⁻²
C = Кулон, N = Њутн, m = метар
Тражи се: Растојање између оба наелектрисања (r)
Решење:
Растојање између оба наелектрисања (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.
3. Три тачкаста наелектрисања као што је приказано на слици испод. Колика је величина статичке електричне силе у тачки А (k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 ; 1 μ = 10 -6 )
Познато:
пуњење А (qA) = -2 μC = -2 x 10-6 C
Наелектрисање B (q B ) = 8 μC = 8 x 10⁻⁶ C
Наелектрисање C (q C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10⁻⁶ C
Кулонова константа (k) = 9 x 10 9 Nm² · C⁻²
Растојање између наелектрисања А и Б (rAB ) = 4 цм = 4 x 10⁻² м
Растојање између наелектрисања A и C (r AC ) = 3 cm = 3 x 10⁻² m
C = Кулон, N = Њутн, m = метар
Тражи се: Статичка електрична сила у тачки А
Решење:
Једначина Кулоновог закона:
F = статичка електрична сила , k = Кулонова константа , q = електрично наелектрисање , r = растојање између оба наелектрисања
Статичка електрична сила у тачки А:
4. Тротачкаста наелектрисања као што је приказано на слици испод. Колика је величина Кулонове силе коју осећа наелектрисање Б (k = 9.10 9 Nm 2 .C -2 ; 1 μC = 10 -6 C ).
Познато:
q A = 10 µC = 10 x 10⁻⁶ C = 10⁻⁶ Кулона
q B = 10 µC = 10 x 10⁻⁶ = 10⁻⁶ кулона
q C = 20 µC = 20 x 10⁻⁶ = 2 x 10⁻⁶ Кулона
r AB = 0.1 метар = 10⁻¹ м
r BC = 0.1 метар = 10⁻¹ м
k = 9 x 10⁻⁹ Nm² C − 2
Тражи се: Кулонова сила коју доживљава наелектрисање Б
Решење:
На наелектрисање B делују две кулонове силе, Кулонова сила између наелектрисања A и B (FAB ) и Кулонова сила између наелектрисања B и C (FBC ) . Кулонова сила коју осећа наелектрисање B је резултујућа сила FAB и FBC.
Кулонова сила између наелектрисања А и Б:
Наелектрисање А је позитивно и наелектрисање Б је позитивно тако да F AB показује ка наелектрисању C.
Кулонова сила између наелектрисања B и C:
Наелектрисање B је позитивно и наелектрисање C је позитивно тако да F BC показује ка наелектрисању A.
Кулонова сила коју делује на наелектрисање Б:
F B = F BC – F AB = 180 – 90 = 90 N
Кулонова сила коју осећа наелектрисање B (F B ) је 90 Њутна. Смер F B је исти као и смер F BC који показује ка наелектрисању A.
5. Одредити јачину и смер Кулонове силе која делује на наелектрисање B ( k = 9 x 10⁻⁹ Nm² C − 2 , 1 μC = 10−6 C ).
Познато:
Наелектрисање A (q A ) = +Q
Наелектрисање B (q B ) = -2Q
Наелектрисање C (qC ) = -Q
Растојање између наелектрисања А и Б (r AB ) = r
Растојање између наелектрисања B и C ( rBC ) = 2r
k = 9 x 10⁻⁹ Nm² C − 2
Тражи се: Јачина и смер Кулонове силе на наелектрисање Б
Решење:
Кулонова сила између наелектрисања А и Б:
Наелектрисање А је позитивно, а наелектрисање Б негативно, тако да смер F AB показује ка наелектрисању А.
Кулонова сила између наелектрисања B и наелектрисања C:
Наелектрисање B је негативно и наелектрисање C је негативно тако да смер F BC показује ка наелектрисању A.
Резултат деловања силе на наелектрисање B:
Ф = ФAB + ФBC = 2 k Q2/r2 + 0.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2/r2 = 2.5 k Q2 r-2
Правац силе показује ка наелектрисању А или улево.
