Kulona likums tiek izmantots, lai aprēķinātu elektriskā spēka lielumu starp diviem lādiņiem.
Šis likums saka, ka spēka intensitāte ir vienāda ar konstantes, ko sauc par konstanti, reizinājumu elektrostatika ar lādiņu vērtības moduli, dalītu ar attāluma kvadrātu starp lādiņiem, t.i .:
Izmantojiet zemāk esošo jautājumu risinājumu, lai novērstu šaubas par šo elektrostatisko saturu.
Atrisināti jautājumi
1) Fuvest - 2019. gads
Trīs mazas sfēras, kas uzlādētas ar pozitīvu lādiņu ܳ, aizņem trīsstūra virsotnes, kā parādīts attēlā. Trijstūra iekšējā daļā ir piestiprināta vēl viena maza sfēra ar negatīvu lādiņu q. Šīs lādiņa attālumus līdz pārējiem trim var iegūt no attēla.
Kur Q = 2 x 10-4 C, q = - 2 x 10-5 C un ݀ d = 6 m, tīrais elektriskais spēks uz lādiņu q
(Konstante k0 Kulona likums ir 9 x 109 Nē. m2 / Ç2)
a) nav derīgs.
b) ir y ass virziens, virziens uz leju un 1,8 N modulis.
c) ir y ass virziens, virziens uz augšu un 1,0 N modulis.
d) ir y ass virziens, virziens uz leju un 1,0 N modulis.
e) ir y ass virziens, virziens uz augšu un 0,3 N modulis.
Lai aprēķinātu lietderīgo spēku uz slodzi q, ir jāidentificē visi spēki, kas iedarbojas uz šo slodzi. Zemāk redzamajā attēlā mēs attēlojam šos spēkus:
Lādiņi q un Q1 atrodas attēlā redzamā taisnstūra trijstūra virsotnē, kura kājas ir 6 m.
Tādējādi attālumu starp šiem lādiņiem var atrast, izmantojot Pitagora teorēmu. Tātad mums ir:
Tagad, kad mēs zinām attālumus starp lādiņiem q un Q1, mēs varam aprēķināt F spēka stiprumu1 no tiem, kas piemēro Kulona likumu:
F spēka stiprums2 starp q un q lādiņiem2 būs vienāds ar , jo lādiņu attālums un vērtība ir vienāda.
Lai aprēķinātu tīro spēku F12 mēs izmantojam paralelograma likumu, kā parādīts zemāk:
Lai aprēķinātu spēka vērtību starp q un Q slodzēm3 mēs atkal piemērojam Kulona likumu, kur attālums starp tiem ir vienāds ar 6 m. Tādējādi:
Visbeidzot, mēs aprēķināsim lādiņa q tīro spēku. Ņemiet vērā, ka F spēki12 un F3 ir vienāds un pretējs, tāpēc iegūtais spēks būs vienāds ar šo spēku atņemšanu:
Kā F3 modulis ir lielāks par F12, rezultāts būs vērsts uz augšu y ass virzienā.
Alternatīva: e) ir y ass virziens, virziens uz augšu un 0,3 N modulis.
Lai uzzinātu vairāk, skatiet Kulona likums un Elektroenerģija.
2) UFRGS - 2017. gads
Ir sakārtoti seši elektriski lādiņi, kas vienādi ar Q, veidojot regulāru sešstūri ar malu R, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.
Pamatojoties uz šo izkārtojumu, kur k ir elektrostatiskā konstante, apsveriet šādus apgalvojumus.
I - Rezultāta elektriskā lauka sešstūra centrā modulis ir vienāds ar
II - Darbs, kas nepieciešams lādiņa q novirzīšanai no bezgalības līdz sešstūra centram, ir vienāds ar
III - Rezultatīvais spēks uz testa slodzi q, kas novietots sešstūra centrā, ir nulle.
Kuras ir pareizas?
a) Tikai es.
b) Tikai II.
c) Tikai es un III.
d) Tikai II un III.
e) I, II un III.
I - Elektriskā lauka vektors sešstūra centrā ir nulle, jo, tā kā katra lādiņa vektoriem ir vienāds modulis, tie viens otru atceļ, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā:
Tātad pirmais apgalvojums ir nepatiess.
II - Lai aprēķinātu darbu, mēs izmantojam šādu izteicienu T = q. ΔU, kur ΔU ir vienāds ar potenciālu sešstūra centrā, atņemot potenciālu bezgalībā.
Definēsim potenciālu bezgalībā kā nulli, un potenciālā vērtība sešstūra centrā tiks dota ar potenciālu summu attiecībā pret katru lādiņu, jo potenciāls ir skalārs lielums.
Tā kā ir 6 lādiņi, potenciāls sešstūra centrā būs vienāds ar: . Tādā veidā darbu sniegs:
, tāpēc apgalvojums ir patiess.
III - lai aprēķinātu tīro spēku sešstūra centrā, mēs veicam vektoru summu. Rezultātā iegūtā spēka vērtība sešstūra centrā būs nulle. Tātad taisnība ir arī alternatīva.
Alternatīva: d) tikai II un III.
Lai uzzinātu vairāk, skatiet arī Elektriskais lauks un Elektriskā lauka vingrinājumi.
3) SPRK / RJ - 2018. gads
Divi elektriskie lādiņi + Q un + 4Q ir fiksēti uz x ass attiecīgi x = 0.0 m un x = 1.0 m pozīcijās. Trešais lādiņš tiek novietots starp abiem uz x ass tā, lai tas būtu elektrostatiskajā līdzsvarā. Kāda ir trešā lādiņa pozīcija m?
a) 0,25
b) 0,33
c) 0,40
d) 0,50
e) 0,66
Novietojot trešo slodzi starp abām fiksētajām slodzēm, neatkarīgi no tā zīmes, uz šo slodzi darbosies divi vienāda un pretēja virziena spēki, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā:
Attēlā mēs pieņemam, ka lādiņš Q3 ir negatīvs un tā kā lādiņš ir elektrostatiskā līdzsvara stāvoklī, tad tīrais spēks ir vienāds ar nulli, piemēram:
Alternatīva: b) 0,33
Lai uzzinātu vairāk, skatiet elektrostatika un Elektrostatika: vingrinājumi.
4) SPRK / RJ - 2018. gads
Krava, kas0 ir novietots fiksētā stāvoklī. Novietojot kravu q1 = 2q0 d attālumā no q0, kas1 cieš F moduļa atgrūšanas spēks Q aizstāšana1 par slodzi, kas2 tajā pašā stāvoklī, kas2 cieš pievilcīgs 2F moduļa spēks. Ja slodzes q1 un kas2 ir novietoti 2d attālumā viens no otra, spēks starp tiem ir
a) atgrūžošs no F moduļa
b) atgrūžošs, ar 2F moduli
c) pievilcīgs ar F moduli
d) pievilcīgs, ar 2F moduli
e) pievilcīgs 4F modulis
Tā kā spēks starp lādiņiem qO un kas1 ir atgrūšana un starp lādiņiem qO un kas2 ir pievilcīgs, mēs secinām, ka slodzes q1 un kas2 ir pretējas zīmes. Tādā veidā spēks starp šiem diviem lādiņiem būs pievilcīgs.
Lai uzzinātu šī spēka lielumu, mēs vispirms izmantosim Kulona likumu pirmajā situācijā, tas ir:
Kā slodze q1 = 2 q0iepriekšējā izteiksme būs:
Nomainot q1 kāpēc2 spēks būs vienāds ar:
Izolēsim to maksu2 divās vienlīdzības pusēs un aizstāj F vērtību, tāpēc mums ir:
Lai atrastu neto spēku starp lādiņiem q1 un kas2, atkal piemērosim Kulona likumu:
Q aizstāšana1 par 2q0, kas2 ar 4q0 un12 pēc 2d, iepriekšējā izteiksme būs:
Vērojot šo izteicienu, mēs pamanām, ka F modulis12 = F.
Alternatīva: c) pievilcīgs ar F moduli
5) SPRK / SP - 2019. gads
Sfēriska daļiņa, kas elektrificēta ar lādiņu, kura modulis ir vienāds ar q, ar masu m, kad to novieto uz līdzenas, horizontālas, pilnīgi gludas virsmas ar centru A attālums d no citas elektrificētas daļiņas centra, kas ir fiksēts un arī ar moduļa lādiņu, kas vienāds ar q, tiek piesaistīts ar elektriskā spēka darbību, iegūstot paātrinājumu α. Ir zināms, ka barotnes elektrostatiskā konstante ir K un gravitācijas paātrinājuma lielums ir g.
Nosakiet jauno attālumu d ’starp daļiņu centriem uz šīs pašas virsmas, taču tagad ar to slīpi leņķī θ attiecībā pret horizontālo plakni, lai slodzes sistēma paliktu līdzsvarā statisks:
Lai slodze paliktu līdzsvarā slīpajā plaknē, spēka svara komponentam jābūt pieskāriena virsmai (Pt ) ir līdzsvarots ar elektrisko spēku.
Zemāk redzamajā attēlā mēs attēlojam visus spēkus, kas iedarbojas uz slodzi:
P komponentst svara spēka izsaka ar izteicienu:
Pt = P. ja nē
Leņķa sinusa ir vienāda ar pretējās kājas mēra sadalījumu ar hipotenūzu, zemāk redzamajā attēlā mēs identificējam šos pasākumus:
No attēla mēs secinām, ka sen θ piešķirs:
Aizstājot šo vērtību svara komponenta izteiksmē, mums paliek:
Tā kā šo spēku līdzsvaro elektriskais spēks, mums ir šāda vienlīdzība:
Vienkāršojot izteiksmi un izolējot d ', mums ir:
Alternatīva:
6) UERJ - 2018. gads
Zemāk redzamā diagramma attēlo metāla sfēras A un B, kuru abu masa ir 10-3 kg un moduļa elektriskā slodze ir vienāda ar 10-6 Ç. Sfēras, izolējot vadus, piestiprina pie balstiem, un attālums starp tiem ir 1 m.
Pieņemsim, ka stieples turēšanas sfēra A ir sagriezta un ka šīs sfēras tīrais spēks atbilst tikai elektriskās mijiedarbības spēkam. Aprēķiniet paātrinājumu m / s2, kas iegūta ar bumbu A tūlīt pēc stieples pārgriešanas.
Lai aprēķinātu sfēras paātrinājuma vērtību pēc stieples sagriešanas, mēs varam izmantot Ņūtona 2. likumu, ti:
FR = m. The
Piemērojot Kulona likumu un pielīdzinot elektrisko spēku iegūtajam spēkam, mums ir:
Problēmā norādīto vērtību aizstāšana:
7) Unicamp - 2014. gads
Pievilcībai un atgrūšanai starp uzlādētām daļiņām ir daudz rūpniecisku pielietojumu, piemēram, elektrostatiskā krāsošana. Zemāk redzamie attēli rāda to pašu lādētu daļiņu kopu kvadrātveida sānu a virsotnēs, kuras uz elektrību A iedarbina šī laukuma centrā. Piedāvātajā situācijā vektors, kas vislabāk attēlo tīro spēku, kas iedarbojas uz slodzi A, parādīts attēlā
Spēks starp vienas un tās pašas zīmes lādiņiem ir pievilcība un starp pretēju zīmju lādiņiem ir atgrūšanās. Zemāk redzamajā attēlā mēs attēlojam šos spēkus:
Alternatīva: d)
