Exempelfrågor och formler för elektrisk laddning och elektrisk kraft
Elektrisk laddning
1. Två identiska laddningar, vardera med massan m = 9√3 x 10⁻⁴ kg , hängs upp i samma punkt med hjälp av ett rep med längden l = 1 meter. Om de två laddningarna är separerade med ett avstånd på a = 1 meter, då är storleken på varje laddning….
A. 4 mikrocoulomb
B. 2 mikrocoulomb
C. 1 mikrocoulomb
D. 0,5 mikrocoulomb
Diskussion
Det är känt att:
Två identiska laddningar betyder två liknande laddningar, där liknande laddningar stöter bort varandra.
Replängd (l) = 1 meter
Avståndet mellan de två laddningarna (r) = 1 meter
Laddningsmassa (m) = 9√3 x 10-4 kg
Tyngdacceleration (g) = 10 m/s2
Gravitation (w) = mg = (9√3 x 10-4 kg)(10 m/s2) = 9√3 x 10-3 newton
Frågade Storleken på varje laddning (q)
Jawab:
Bildtext:
F = Repellerande elektrisk kraft mellan last 1 och 2
w1 = Boll 1:s gravitation
w2 = Boll 2:s gravitation
T1 = Repspänningskraft 1
T1x = Komponent av spänningskraften för rep 1 på x-axeln
T1y = Komponent av spänningskraften för rep 1 på y-axeln
T2 = Repspänningskraft 2
T2x = Komponent av spänningskraften för rep 2 på x-axeln
T2y = Komponent av spänningskraften för rep 2 på y-axeln
l1 = replängd 1
l1x = komponent av strängens längd på x-axeln
l1y = komponent av strängens längd på y-axeln
Beräkna värdet av cos θ:
Beräkna repets spänningskraft (T1 ) :
Beräkna värdet på sin θ:
Beräkna komponenten av spänningskraften på repet längs x-axeln (T1x ) :
De två kulorna är i jämvikt så att T 1x = F = 9 x 10⁻³ Newton
Beräkna laddningen för varje kula med hjälp av Coulombs formel:
Storleken på varje laddning är 1 x 10-6 Coulomb eller 1 mikrocoulomb.
Det rätta svaret är C.
Att göra ett föremål elektriskt laddat
1. Två sätt att ge ett föremål en elektrisk laddning är….
A. Gnidning och elektromagnetism
B. Induktion och elektromagnetism
C. Gnuggning och induktion
D. Induktion och magnetisering
Diskussion
Två sätt att ge ett föremål en elektrisk laddning är gnidning och induktion.
Gnuggning är ett sätt att få ett föremål att ha en positiv eller negativ elektrisk laddning genom att gnugga föremålet med ett annat föremål, till exempel att gnugga en glasstav med ull eller gnugga en plastkam med torrt hår. Under friktion rör sig elektroner från ett föremål till ett annat så att ett föremål har ett överskott av elektroner (saknar protoner) och sedan blir negativt laddat och det andra föremålet har elektronbrist (saknar protoner) och sedan blir positivt laddat.
Induktion är en metod för att göra ett föremål laddat genom att föra det laddade föremålet nära en neutral metallkula, men utan att vidröra den. Föremålet som ska laddas måste ha fria elektroner, eftersom dessa fria elektroner kan röra sig när de induceras av ett elektriskt laddat föremål. Metallföremål har i allmänhet fria elektroner. Föremål som glas, plast eller trä kan inte göras elektriskt laddade genom induktion eftersom dessa föremål inte har fria elektroner.
Det rätta svaret är C.
Typer av elektrisk laddning
2. Fyra laddade objekt (P, Q, R och S) beter sig på följande sätt. P och Q repellerar varandra, P och R attraherar varandra, R och S repellerar varandra. Vilket av följande påståenden är korrekt?
A. Om P är negativt laddad, så är S negativt laddad.
B. Om Q är negativt laddad, så är S negativt laddad.
C. Om R är negativt laddad, så är P negativt laddad
D. Om S är negativt laddad, så är P positivt laddad.
Diskussion
P och Q stöter bort varandra eftersom P och Q har samma laddning.
P och R attraherar varandra, därför har P och R olika laddningar
R och S stöter bort varandra, därför har R och S samma laddning
Så om P och Q är positivt laddade så är R och S negativt laddade, eller om P och Q är negativt laddade så är R och S positivt laddade.
Det rätta svaret är D.
3. Frågor till den nationella olympiaden i naturvetenskap 2011 för högstadiet/stadsnivå nr 59
Ett föremål sägs vara positivt laddat om...
A. Objektet tar emot protoner
B. Objektet frigör protoner
C. Objekt tar emot elektroner
D. Objekt frigör elektroner
Diskussion
Protoner är positivt laddade, medan elektroner är negativt laddade. Protoner är placerade i mitten av atomer, vilket hindrar dem från att röra sig från ett objekt till ett annat. Elektroner, å andra sidan, är placerade på atomernas yta, vilket gör att de kan röra sig från ett objekt till ett annat. Objekt blir elektriskt laddade genom att antingen frigöra elektroner eller ta till sig elektroner. Om ett objekt tar till sig elektroner har det ett överskott av elektroner (brist på protoner), vilket resulterar i en negativ laddning. Om ett objekt frigör elektroner har det ett överskott av elektroner (ett överskott av protoner), vilket resulterar i en positiv laddning.
Så baserat på frågan ovan sägs ett objekt ha en positiv laddning om objektet släpper ut elektroner.
Det rätta svaret är D.
Elektrisk kraft
4. Två elektriska laddningar av Q vardera1 och Q2 är på avståndet R har en repulsiv kraft på 100 N. Om avståndet mellan de två laddningarna minskas till 1/3 R, blir den repulsiva kraften hos de elektriska laddningarna….
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Diskussion
Det är känt att:
Elektrisk laddning 1 = Q1
Elektrisk laddning 2 = Q2
Avståndet mellan de två laddningarna = R
Den repellerande kraften mellan de två laddningarna (F) = 100 Newton
Repellerande kraft innebär att båda elektriska laddningarna är av samma typ, båda positiva eller båda negativa.
Fråga: Om avståndet mellan de två laddningarna minskas till 1/3 R, blir den elektriska laddningens repellerande kraft...
Jawab:
Coulombs lagformel:
F = kQ1 Q2 /R2
Anta att R = 1, då är värdet på Q1.Q2 kan beräknas:
Om avståndet mellan de två laddningarna minskas till 1/3 R, blir den elektriska laddningens repellerande kraft (F):
Det rätta svaret är D.
5. Punktladdning Q1 = +4e och punktladdning Q2 = -3e hålls på ett avstånd av 0,3 m från varandra, såsom visas i figuren nedan. Så att den elektriska kraften som verkar på laddningen Q2 är noll, punktladdningen Q3 = +16e bör placeras i….
A. 0,3 m till vänster om Q1
B. 0,6 m till höger om Q1
C. 0,6 m till höger om Q2
D. 0,9 m till vänster om Q2
Diskussion
Det är känt att:
Laddningen för en elektron (-e) eller proton (+e) = 1,60 x 10-19 Coulomb
Punktladdning Q1 = +4e
Punktladdning Q2 = -3e
Punktladdning Q3 = +16e
Avståndet mellan punktladdningarna Q1 och punktladdning Q2 = 0,3 XNUMX meter
Fråga: Så att den elektriska kraften som verkar på laddningen Q2 är noll, punktladdningen Q3 = +16e bör placeras i….
Jawab:
Den elektriska kraften mellan laddningarna Q1 och laddning Q2 :
Laddningen Q1 är positiv och laddningen Q2 är negativ, så riktningen för den elektriska kraften F12 är åt vänster (mot laddningen Q1 ).
Så att den resulterande elektriska kraften som verkar på laddningen Q2 är noll så är storleken på den elektriska kraften mellan laddningarna Q2 och laddning Q3 (F32) = magnituden av den elektriska kraften mellan laddningarna Q1 och laddning Q2 (F12) och riktning F32 måste vara motsatt riktningen för F12Riktning F12 åt vänster därav riktningen F32 måste gå åt höger. Kom ihåg Q3 är positiv och Q2 är en negativ laddning, så att riktningen för F32 till höger sedan laddningen Q3 måste placeras till höger om Q2
Avståndet mellan laddning Q2 och laddning Q3 beräknas med hjälp av Coulombs formel:
Det rätta svaret är C.
Frågekälla:
Frågor om OSN i fysik för högstadiet
