Coulombs lag – problem och lösningar

1. Tvåpunktsladdningar, QA = +8 μC och QB = -5 μC, är separerade med ett avstånd r = 10 cm. Vad är magnituden av elektrisk kraftKonstanten k = 8.988 x 109 Nm2C-2 = 9 x 109 Nm2C-2.

Coulombs lag – problem och lösningar 1

Känd:

Laddning A (qA ) = +8 μC = +8 x 10⁻⁶ C

Laddning B (qB ) = -5 μC = -5 x 10⁻⁶ C

k = 9 x 10^ 9 Nm² C 2

Avståndet mellan laddningarna A och B (r AB ) = 10 cm = 0.1 m

Önskad : Storleken på den elektriska kraften

lösning:

Formel för Coulombs lag :

Coulombs lag – problem och lösningar 2

Storleken på den elektriska kraften:

Coulombs lag – problem och lösningar 16

Se även  Tröghetsmomentets ekvation

2. Två laddade partiklar som visas i figuren nedan. QP = +10 μC och Qq = +20 μC är separerade med ett avstånd r = 10 cm. Vad är storleken på den elektrostatiska kraften?

Coulombs lag – problem och lösningar 4

Känd:

Laddning P (QP ) = +10 μC = +10 x 10⁻⁶ C

Laddning Q (Q Q ) = +20 μC = +20 x 10⁻⁶ C

k = 9 x 10^ 9 Nm² C 2

Avståndet mellan laddningarna P och Q (r PQ ) = 12 cm = 0.12 m = 12 x 10⁻² m

Önskad: Storleken på den elektriska kraften

lösning:

Coulombs lag – problem och lösningar 15

Se även  Rörelse med konstant hastighet – problem och lösningar

3. Tre laddade partiklar är arrangerade i en linje som visas i figuren nedan. Laddning A = -5 μC, laddning B = +10 μC och laddning C = -12 μC. Beräkna den elektrostatiska nettokraften på partikel B på grund av de andra två laddningarna.

Coulombs lag – problem och lösningar 6

Känd:

Laddning A (qA ) = -5 μC = -5 x 10⁻⁶ C

Laddning B (qB ) = +10 μC = +10 x 10⁻⁶ C

Laddning C (qC ) = -12 μC = -12 x 10⁻⁶ C

k = 9 x 10^ 9 Nm² C 2

Avståndet mellan partiklarna A och B (r AB ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10⁻² m

Avståndet mellan partiklarna B och C (r BC ) = 4 cm = 0.04 m = 4 x 10⁻² m

Önskad: Storleken och riktningen av den elektrostatiska nettokraften på partikel B

lösning:

Nettokraften på partikel B är vektorsumman av kraften FBA som utövas på partikel B av partikel A och kraften FBC som utövas på partikel B av partikel C.

Kraften F BA som partikel A utövar på partikel B:

 

Coulombs lag – problem och lösningar 14

Den elektrostatiska kraftens riktning pekar mot partikel A (peka åt vänster).

Kraften FBC som partikel A utövar på partikel B:

 

Coulombs lag – problem och lösningar 13

Den elektrostatiska kraftens riktning pekar mot partikel C (peka åt höger).

Den elektrostatiska nettokraften på partikel B :

FB = FAB FBC = 675 N – 125 N = 550 Newton.

Riktningen för den elektrostatiska nettokraften på partikel B pekar mot partikel C (pekar åt höger).

Se även  Serie- och parallellkondensatorkretsar – problem och lösningar

4. +Q1 = 10 μC, +Q2 = 50 μC och Q3 är separerade enligt figuren nedan. Vad är den elektrostatiska laddningen på partikel 3 om den elektrostatiska nettokraften på partikel 2 är noll.

Coulombs lag – problem och lösningar 9

Känd:

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

Laddning 2 (q² ) = +50 μC = +50 x 10⁻⁶ C

Avståndet mellan laddning 1 och 2 (r12 ) = 2 cm = 0.02 m = 2 x 10⁻² m

Avståndet mellan laddning 2 och laddning 3 (r²³ ) = 6 cm = 0.06 m = 6 x 10⁻² m

Den elektrostatiska nettokraften på partikel 2 (F2 ) = 0

Önskad : laddning 3 (q 3 )

lösning:

Nettokraften på partikel 2 är vektorsumman av kraften F21 som utövas på partikel 2 av partikel 1 och kraften F23 som utövas på partikel 2 av partikel 3.

Kraften F21 som utövas på partikel 2 av partikel 1:

Coulombs lag – problem och lösningar 10

Riktningen för den elektrostatiska kraften pekar mot partikel 3 (peka åt höger).

Kraften F23 utövad på partikel 2 av partikel 3: 

Den elektrostatiska kraftens riktning pekar mot partikel 1 (peka åt vänster).

Den elektrostatiska nettokraften på partikel 2 = 0:

Coulombs lag – problem och lösningar 11

Lämna en kommentar