Exempelfrågor om Coulombs lag

10 exempel på Coulombs lag

1. Två laddningar är arrangerade enligt figuren nedan. Laddningen vid A är +8 mikrocoulomb och laddningen vid B är -5 mikrocoulomb. Storleken på Coulombkraften som verkar på båda laddningarna är… (k = 9 x 10^ ⁹ Nm²C − ^{2 ,} 1 mikrocoulomb = 10 ^{^−6C} )

Diskussion
Det är känt :

Frågade Storleken på den elektriska kraften som verkar på båda laddningarna
Jawab :

Coulombs lagformel :

Storleken på den elektriska kraften som verkar på de två laddningarna:

2. Den elektriska laddningen P = +10 mikrocoulomb och den elektriska laddningen Q = +20 mikrocoulomb är separerade som visas i figuren. Storleken på Coulombkraften som verkar på båda laddningarna är…

Diskussion
Det är känt :

Frågade Storleken på Coulombkraften som verkar på båda laddningarna
Jawab :

Storleken på Coulombkraften eller den elektriska kraften som verkar på båda laddningarna är 125 Newton.

3. Tre elektriska laddningar placeras separat som visas på bilden! Laddning A = -5 mikrocoulomb, laddning B = +10 mikrocoulomb och laddning C = -12 mikrocoulomb. Storleken och riktningen på den elektriska kraften på laddning B är…

Diskussion
Det är känt :

Frågade Storleken och riktningen av den elektriska kraften på laddning B
Jawab :
Den elektriska kraften på laddning B är resultanten av den elektriska kraften mellan laddningarna A och B och den elektriska kraften mellan laddningarna B och C.
Den elektriska kraften mellan laddningarna A och B :

Laddning A är negativ och laddning B är positiv, så Coulombkraften är riktad mot laddning A och bort från laddning B (åt vänster).
Den elektriska kraften mellan laddningarna B och C :

Laddning B är positiv och laddning C är negativ, så Coulombkraften är riktad mot laddning C och bort från laddning B (åt höger).
Resulterande elektrisk kraft på laddning B :
Riktning F_AB till vänster och riktning F_BC till höger.
F_B =F_AB - F_BC = 675 N – 125 N = 550 Newton.
Riktningen av den resulterande elektriska kraften på laddning B (F_B) = riktningen för den elektriska kraften F_AB, nämligen mot laddning C (åt höger).

4. De elektriska laddningarna +Q1 ₌ 10 mikrocoulomb, +Q2 ₌ 50 mikrocoulomb och Q3 _är separerade som visas i figuren. Så att den elektriska kraften som verkar på laddningen Q2 ₌ noll är laddningen _Q3 …

Diskussion
Det är känt :
Laddning 1 (q₁) = +10 μC = +10 x 10^-6 Coulomb
Laddning 2 (q₂) = +50 μC = +50 x 10^-6 Coulomb
Avståndet mellan laddningarna 1 och 2 (r₁₂) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10^-2 m
Avståndet mellan laddningarna 2 och 3 (r₂₃) = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10^-2 m
Den resulterande elektriska kraften på laddning 2 (F₂) = 0
Frågade : laddning 3 (q₃)
Jawab :
Den elektriska kraften på laddning 2 är resultanten av den elektriska kraften mellan laddning 1 och 2 med den elektriska kraften mellan laddning 2 och 3.
Den elektriska kraften mellan laddningarna 1 och 2 :

Laddning 1 är positiv och laddning 2 är positiv, så riktningen är F₁₂ är mot laddning 3 (till höger).
Den elektriska kraften mellan laddningarna 2 och 3 :

Laddning 2 är positiv och laddning 3 är positiv, så riktningen är F₂₃ är mot laddning 1 (till vänster).
Resulterande elektrisk kraft på laddning 2 = 0 :
Riktning F₁₂ till höger och riktning F₂₃ till vänster.

5. I bilden på sidan är den repellerande kraften som de två laddningarna upplever 144 N, så avståndet mellan de två laddningarna är… (1 μC = ^10⁻⁶ C och ^{k = 9.10⁻¹} Nm².C⁻² )

A. 4 cm

B. 5 cm

Ca 8 cm

Djup 10 cm

Övre 12 cm

Diskussion

Det är känt att:

Elektrisk kraft (F12 ₎ = 144 N

Laddning 1 (q² ₎ = 10 μC = 10 x ^10⁻⁶ C

Laddning 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶ C

Coulombkonstanten (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Fråga: Avståndet mellan de två laddningarna (r)

Jawab:

Coulombs lagformel:

Beskrivning: F = elektrisk kraft, k = Coulombs konstant, q = elektrisk laddning, r = avståndet mellan de två elektriska laddningarna.

Avståndet mellan de två laddningarna (r) = 5 x 10⁻² ^meter = 5 x ^10⁻² x 10⁻² ^centimeter = 5 centimeter.

Det rätta svaret är B.

6. Två elektriska laddningar visas som i bilden nedan. Om Coulombkraften som båda laddningarna upplever är 3,6 N, är avståndet mellan de två laddningarna… ( 1 μC = 10⁻⁶ ^C och k ^{= 9.10⁻¹} Nm².C⁻² ⁾

A. 30,0 cm

B. 27,0 cm

Ca 9,0 cm

Djup 3,0 cm

Övre 0,3 cm

Övre 12 cm

Diskussion

Det är känt att:

Elektrisk kraft (F12 ₎ = 3,6 N

Laddning 1 (q² ₎ = 9 μC = 9 x ^10⁻⁶ C

Laddning 2 (q² ₎ = 4 μC = 4 x ^10⁻⁶ C

Coulombkonstanten (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Fråga: Avståndet mellan de två laddningarna (r)

Jawab:

Coulombs lagformel:

Beskrivning: F = elektrisk kraft, k = Coulombs konstant, q = elektrisk laddning, r = avståndet mellan de två elektriska laddningarna.

Avståndet mellan de två laddningarna (r) = 0,3 meter = 0,3 x 100 centimeter = 30 centimeter.

Det rätta svaret är A.

7. Tre punktladdningar är placerade vid hörnen av en triangel, som visas i figuren. Storleken på Coulombkraften vid punkt A är… (k = 9.10⁻¹ ^{Nm² ·} C⁻² ^; 1 μ = ^10⁻¹ )

A. 10 N

B. 60 N

C. 90 N

D. 90 √2 N

E. 100 √2 N

Diskussion

Det är känt att:

Laddning A (qA ₎ = -2 μC = -2 x ^10⁻⁶ C

Laddning B (qB ₎ = 8 μC = 8 x ^10⁻⁶ C

Laddning C (qC ₎ = 4,5 μC = 4,5 x ^10⁻⁶ C

Coulombkonstanten (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Avståndet mellan laddningarna A och B (r _AB ) = 4 cm = 4 x ^10⁻² meter

Avståndet mellan laddningarna A och C (r _AC ) = 3 cm = 3 x ^10⁻² meter

C = Coulomb, N = Newton, m = meter

Fråga: Elektrisk kraft i punkt A

Jawab:

Coulombs lagformel:

Beskrivning: F = elektrisk kraft, k = Coulombs konstant, q = elektrisk laddning, r = avståndet mellan de två elektriska laddningarna.

Elektrisk kraft vid punkt A:

F _AB och F _AC bildar en rät vinkel, så den resulterande kraften beräknas med hjälp av Pythagoras formel.

Det rätta svaret är D.

8. Två objekt med elektrisk laddning Q₁ och Q₂ på ett avstånd av r cm skapar den en repellerande kraft på 10 N. Då laddningen Q₁ förskjuts så att kraften som uppstår blir 40 N. Konstanten k = 9 x 10⁹ nm².C^-2, då laddningen Q₁ måste flyttas av…

A. 1/2 r bort från Q ₂

B. 1/2 r närmar sig Q ₂

C. 1 r rör sig bort från Q ₂

D. 2 r närmar sig Q ₂

E. 2 r rör sig bort från Q ₂

Diskussion

Det är känt att:

Avståndet mellan Q1 _och Q2 ₌ r cm

Stötkraft (F) = 10 N

Om laddningen Q1 _förskjuts blir den repellerande kraften (F) = 40 N

Konstant (k) = 9 x 10 ^{^ 9} Nm².C - ²

Fråga: laddning Q ₁ måste flyttas med...

Jawab:

Formel för elektrisk kraft:

^F = k _Q1 Q2 _/ r2

Avståndet (r) är omvänt proportionellt mot kraften (F). Det betyder att om kraften är större, blir avståndet mellan laddningarna mindre. Så laddning Q1 _måste flyttas närmare laddningen _Q2.

Det rätta svaret är B.

9. Elektrisk laddning +q₃ = 20 μC, +q₂ = 10 μC och q₁ separerade som visas på bilden. Så att Coulombkraften som verkar på laddningen q₂ = noll då laddningen q₁ är …
A. +2 μC
B. –2 μC
C. +5 μC
D. –5 μC
E. +8 μC
Diskussion:
Det är känt :
+q₃ = 20 μC
+q₂ = 10 μC
Frågade :
q₁ =?
Jawab :
Vid laddning q₂ arbetsstyrka F₂₃ och F₂₁, där F₂₃ riktad åt vänster. Så att den resulterande kraften som verkar på q₂ lika med noll då q₁ måste vara positiv så att kraften F₂₁ på väg åt höger.
Laddning q₁ = +5 μC.
Det rätta svaret är C.

10. Tre elektriska laddningar +q1 ₌ 5 μC, +q2 ₌ 10 μC och +q3 ₌ 10 μC ligger i en linje. Om a = 10 cm är storleken och riktningen på den elektriska kraften som verkar på laddningen q2 _… (k = 9 x ¹⁰⁹ Nm2 ^C - ² )

A. 7,5 N mot q₁
B. 11,25 N mot q₂
C. 15 N mot q₁
D. 22,5 N mot q₁
Ö. 78,75 N mot q₁
Diskussion:
Det är känt :
q₁= 5 μC, q₂ = 10 μC och q₃ = 10 μC
a = 0,1 m

Frågade :
Storleken och riktningen av den resulterande Coulombkraften på q₂ ?
Jawab :
Det finns två Coulomb-krafter som verkar på q₂, nämligen F₂₁ och F₂₃, där dessa två krafters riktningar är motsatta. q₁ positiv och q₂ positiv så att kraften F₂₁ på väg till höger (mot q)₃). q₂ positiv och q₃ positiv så att kraften F₂₃ på väg åt vänster (mot q)₁).

Storleken på den resulterande elektriska kraften = 90 N – 11,25 N = 78,75 N.
Riktningen på den resulterande kraften är densamma som riktningen på kraften F₂₃, mot q₁.
Det rätta svaret är E.