De wet van Coulomb wordt gebruikt om de grootte van de elektrische kracht tussen twee ladingen te berekenen.
Deze wet zegt dat de krachtintensiteit gelijk is aan het product van een constante, constante genoemd elektrostatica, door de modulus van de waarde van de ladingen, gedeeld door het kwadraat van de afstand tussen de ladingen, d.w.z:
Profiteer van de oplossing van de onderstaande vragen om uw twijfels over deze elektrostatische inhoud weg te nemen.
Opgeloste problemen
1) Fuvest - 2019
Drie kleine bolletjes geladen met een positieve lading ܳ bezetten de hoekpunten van een driehoek, zoals weergegeven in de afbeelding. In het binnenste deel van de driehoek is nog een kleine bol aangebracht, met een negatieve lading q. De afstanden van deze lading tot de andere drie kunnen uit de figuur worden afgeleid.
Waar Q = 2 x 10-4 C, q = - 2 x 10-5 C en ݀d = 6 m, de netto elektrische kracht op de lading q
(De constante k0 De wet van Coulomb is 9 x 109 Nee. m2 /Ç2)
a) is nul.
b) heeft y-as richting, neerwaartse richting en 1,8 N modulus.
c) heeft y-as richting, opwaartse richting en 1,0 N modulus.
d) heeft y-as richting, neerwaartse richting en 1,0 N modulus.
e) heeft y-as richting, opwaartse richting en 0,3 N module.
Om de netto kracht op de belasting q te berekenen, is het noodzakelijk om alle krachten te identificeren die op deze belasting werken. In onderstaande afbeelding stellen we deze krachten voor:
Ladingen q en Q1 bevinden zich op het hoekpunt van de rechthoekige driehoek die wordt weergegeven in de figuur, die poten heeft van 6 m.
De afstand tussen deze ladingen kan dus worden gevonden via de stelling van Pythagoras. Dus we hebben:
Nu we de afstanden tussen de ladingen q en Q. kennen1, kunnen we de sterkte van de F-kracht berekenen1 onder hen die de wet van Coulomb toepassen:
De kracht van de F-kracht2 tussen q en q ladingen2 zal ook gelijk zijn aan , omdat de afstand en de waarde van de ladingen hetzelfde zijn.
Om de netto kracht F. te berekenen12 we gebruiken de parallellogramregel, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Om de krachtwaarde tussen q en Q belastingen te berekenen3 we passen opnieuw de wet van Coulomb toe, waarbij de afstand tussen hen gelijk is aan 6 m. Dus:
Ten slotte zullen we de netto kracht op de lading q berekenen. Merk op dat de F-krachten12 en F3 dezelfde richting en tegengestelde richting hebben, dus de resulterende kracht zal gelijk zijn aan de aftrekking van deze krachten:
Hoe F3 heeft een modulus groter dan F12, zal het resultaat omhoog wijzen in de richting van de y-as.
Alternatief: e) heeft y-as richting, opwaartse richting en 0,3 N module.
Zie voor meer informatie Wet van Coulombmb en elektrische energie.
2) UFRGS - 2017
Zes elektrische ladingen gelijk aan Q zijn gerangschikt en vormen een regelmatige zeshoek met rand R, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Beschouw op basis van deze opstelling, waarbij k de elektrostatische constante is, de volgende uitspraken.
I - Het resulterende elektrische veld in het midden van de zeshoek heeft een modulus gelijk aan
II - De arbeid die nodig is om een lading q van oneindig naar het midden van de zeshoek te brengen, is gelijk aan
III - De resulterende kracht op een testbelasting q, geplaatst in het midden van de zeshoek, is nul.
Welke zijn juist?
a) Alleen ik.
b) Alleen II.
c) Alleen I en III.
d) Alleen II en III.
e) I, II en III.
I - De elektrische veldvector in het midden van de zeshoek is nul, omdat de vectoren van elke lading dezelfde modulus hebben, ze heffen elkaar op, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
De eerste bewering is dus onjuist.
II - Om de arbeid te berekenen gebruiken we de volgende uitdrukking T = q. ΔU, waarbij ΔU gelijk is aan de potentiaal in het midden van de zeshoek minus de potentiaal op oneindig.
Laten we de potentiaal op oneindig definiëren als nul en de waarde van de potentiaal in het midden van de zeshoek wordt gegeven door de som van de potentiaal ten opzichte van elke lading, aangezien de potentiaal een scalaire grootheid is.
Aangezien er 6 ladingen zijn, is de potentiaal in het midden van de zeshoek gelijk aan: . Op deze manier wordt het werk gegeven door:
daarom is de stelling waar.
III - Om de netto kracht in het midden van de zeshoek te berekenen, doen we een vectorsom. De resulterende krachtwaarde in het midden van de hex zal nul zijn. Dus het alternatief is ook waar.
Alternatief: d) Alleen II en III.
Voor meer informatie, zie ook Elektrisch veld en Elektrisch veldoefeningen.
3) PUC/RJ - 2018
Op de x-as zijn twee elektrische ladingen +Q en +4Q gefixeerd, respectievelijk op de posities x = 0,0 m en x = 1,0 m. Een derde lading wordt tussen de twee geplaatst, op de x-as, zodat deze in elektrostatisch evenwicht is. Wat is de positie van de derde lading, in m?
a) 0.25
b) 0,33
c) 0,40
d) 0,50
e) 0,66
Wanneer een derde belasting tussen de twee vaste belastingen wordt geplaatst, ongeacht het teken, zullen er twee krachten in dezelfde richting en tegengestelde richtingen op deze belasting werken, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
In de figuur nemen we aan dat lading Q3 negatief is en aangezien de lading in elektrostatisch evenwicht is, is de netto kracht gelijk aan nul, zoals deze:
Alternatief: b) 0,33
Zie voor meer informatie elektrostatica en Elektrostatica: Oefeningen.
4) PUC/RJ - 2018
Een lading die0 wordt op een vaste plaats geplaatst. Bij het plaatsen van een last q1 =2q0 op een afstand d van q0, wat1 lijdt aan een afstotende kracht van modulus F. q. vervangen1 voor een lading die2 in dezelfde positie, die2 lijdt aan een aantrekkingskracht van 2F modulus. Als de belastingen q1 en wat2 op 2d afstand van elkaar zijn geplaatst, is de kracht ertussen between
a) weerzinwekkend, van module F
b) weerzinwekkend, met een 2F-module
c) aantrekkelijk, met module F
d) aantrekkelijk, met 2F-module
e) aantrekkelijke, 4F-module
Als de kracht tussen de ladingen qO en wat1 is afstoting en tussen ladingen qO en wat2 van aantrekking is, concluderen we dat de belastingen q1 en wat2 tegengestelde tekens hebben. Op deze manier zal de kracht tussen deze twee ladingen van aantrekking zijn.
Om de grootte van deze kracht te vinden, zullen we beginnen met het toepassen van de wet van Coulomb in de eerste situatie, namelijk:
De belasting q. zijn1 = 2 q0de vorige uitdrukking zal zijn:
Bij het vervangen van q1 waarom2 de kracht zal gelijk zijn aan:
Laten we de beschuldiging isoleren dat2 aan twee kanten van de gelijkheid en vervang de waarde van F, dus we hebben:
Om de netto kracht tussen de ladingen q. te vinden1 en wat2, laten we de wet van Coulomb opnieuw toepassen:
q. vervangen1 voor 2q0, wat2 door 4q0 en van12 tegen 2d, zal de vorige uitdrukking zijn:
Als we deze uitdrukking observeren, zien we dat de module van F12 = F.
Alternatief: c) aantrekkelijk, met module F
5) PUC/SP - 2019
Een bolvormig deeltje geëlektrificeerd met een lading van modulus gelijk aan q, met massa m, wanneer geplaatst op een vlak, horizontaal, perfect glad oppervlak met als middelpunt a een afstand d van het centrum van een ander geëlektrificeerd deeltje, vast en ook met een ladingsmodulus gelijk aan q, wordt aangetrokken door de werking van de elektrische kracht, waardoor een versnelling α wordt verkregen. Het is bekend dat de elektrostatische constante van het medium K is en de grootte van de zwaartekrachtversnelling g.
Bepaal de nieuwe afstand d', tussen de middelpunten van de deeltjes, op ditzelfde oppervlak, echter nu ermee schuin, ten opzichte van het horizontale vlak, zodat het lastsysteem in balans blijft statisch:
Om de belasting in evenwicht te houden op het hellende vlak, moet de component van het krachtgewicht in de raakrichting aan het oppervlak zijn (Pt ) wordt gecompenseerd door elektrische kracht.
In onderstaande figuur geven we alle krachten weer die op de last inwerken:
De P-componentt van de gewichtskracht wordt gegeven door de uitdrukking:
Pt = P. als niet
De sinus van een hoek is gelijk aan de verdeling van de maat van het andere been door de maat van de hypotenusa, in de onderstaande afbeelding identificeren we deze maten:
Uit de figuur concluderen we dat sen wordt gegeven door:
Als we deze waarde in de expressie van de gewichtscomponent vervangen, blijven we zitten met:
Omdat deze kracht wordt gecompenseerd door de elektrische kracht, hebben we de volgende gelijkheid:
Door de uitdrukking te vereenvoudigen en de d' te isoleren, hebben we:
Alternatief:
6) UERJ - 2018
Het onderstaande diagram geeft de metalen bollen A en B weer, beide met een massa van 10-3 kg en elektrische belasting van module gelijk aan 10-6. De bollen zijn met isolatiedraden aan steunen bevestigd en de onderlinge afstand is 1 m.
Neem aan dat de draad die bol A vasthoudt, is doorgesneden en dat de nettokracht op die bol alleen overeenkomt met de elektrische interactiekracht. Bereken de versnelling, in m/s2, verkregen door bal A onmiddellijk na het doorknippen van de draad.
Om de waarde van de versnelling van de bol na het doorknippen van de draad te berekenen, kunnen we de 2e wet van Newton gebruiken, namelijk:
FR = m. De
Door de wet van Coulomb toe te passen en de elektrische kracht gelijk te stellen aan de resulterende kracht, hebben we:
De waarden vervangen die in het probleem worden aangegeven:
7) Unicamp - 2014
De aantrekking en afstoting tussen geladen deeltjes heeft tal van industriële toepassingen, zoals elektrostatisch schilderen. De onderstaande figuren tonen dezelfde reeks geladen deeltjes, op de hoekpunten van een vierkante zijde a, die elektrostatische krachten uitoefenen op lading A in het midden van dit vierkant. In de gepresenteerde situatie wordt de vector weergegeven die het beste de nettokracht weergeeft die op belasting A werkt, weergegeven in figuur
De kracht tussen ladingen van hetzelfde teken is aantrekking en tussen ladingen van tegenovergestelde tekens is afstoting. In onderstaande afbeelding stellen we deze krachten voor:
Alternatief: d)