Παράδειγμα του νόμου του Coulomb Πρόβλημα 1

Ο νόμος του Coulomb είναι ένας νόμος δύναμης μεταξύ φορτισμένων σωμάτων. Σχετίζει τη δύναμη με το μέγεθος και τα φορτία στα δύο σώματα και την απόσταση μεταξύ τους με τη σχέση:


όπου

q₁ και q₂ είναι το ποσό της χρέωσης σε Coulombs
r είναι η απόσταση σε μέτρα μεταξύ των φορτίσεων
k είναι η σταθερά του νόμου του Κουλόμπ =8,99×10 N•m/C

Η κατεύθυνση της δύναμης εξαρτάται από τα θετικά ή αρνητικά φορτία στα σώματα. Εάν τα δύο φορτία είναι πανομοιότυπα, η δύναμη είναι απωστική δύναμη. Εάν το ένα είναι θετικό και το άλλο αρνητικό, η δύναμη είναι ελκτική δύναμη.

Αυτό το πρόβλημα του παραδείγματος του νόμου του Coulomb δείχνει πώς να χρησιμοποιήσετε αυτήν την εξίσωση για να βρείτε τα φορτία που είναι απαραίτητα για την παραγωγή μιας γνωστής απωστικής δύναμης σε μια καθορισμένη απόσταση.

Παράδειγμα προβλήματος:
Η δύναμη μεταξύ δύο πανομοιότυπων φορτίων που χωρίζονται κατά 1 cm είναι ίση με 90 N. Ποιο είναι το μέγεθος των δύο φορτίων;

Λύση:
Αρχικά, σχεδιάστε ένα διάγραμμα δύναμης του προβλήματος.

Ορίστε τις μεταβλητές:
F =90 N
q₁ =φορτίο πρώτου σώματος
q₂ =φορτίο δεύτερου σώματος
r =1 cm

Χρησιμοποιήστε την εξίσωση του νόμου του Κουλόμπ

Το πρόβλημα λέει ότι οι δύο χρεώσεις είναι πανομοιότυπες, οπότε

q₁ =q₂ =q

Αντικαταστήστε αυτό στην εξίσωση

Αφού θέλουμε τα φορτία, λύστε την εξίσωση για το q

Εισαγάγετε τις τιμές του προβλήματος για κάθε μεταβλητή σε αυτήν την εξίσωση. Θυμηθείτε να μετατρέψετε το 1 cm σε 0,01 μέτρα για να διατηρήσετε τις μονάδες συνεπείς.

q =±1,00×10 Coulombs

Αυτή η εξίσωση έχει δύο πιθανές απαντήσεις. Τα φορτία μπορεί να είναι και τα δύο θετικά ή και τα δύο αρνητικά και η απάντηση θα είναι η ίδια για την απωστική δύναμη Columb σε απόσταση 1 cm.

Απάντηση:
Δύο πανομοιότυπα φορτία ±1,00×10 Κουλόμπ που χωρίζονται μεταξύ τους κατά 1 cm παράγουν απωστική δύναμη 90 N.

Για ένα άλλο πρόβλημα παραδείγματος νόμου του Κουλόμπ, ανατρέξτε στο Πρόβλημα παραδείγματος δύναμης Coulomb.