Класс!ная физика

Занимательные фишки - 7 класс Занимательные фишки - 8 класс Занимательные фишки - 9 класс 10-11 класс Диафильмы по физике


Примеры решения задач по теме «Закон Кулона»

«Физика - 10 класс»

При решении задач на применение закона Кулона используются те же приёмы, что и при решении задач в курсе механики. Надо лишь иметь в виду, что направление кулоновской силы зависит от знаков зарядов взаимодействующих тел. Кроме того, в ряде задач используется закон сохранения заряда и тот факт, что заряд любого тела кратен заряду электрона.


Задача 1.


Сколько электронов содержится в капле воды массой m = 0,03 г? Масса молекулы воды m0 = 3 • 10-23 г.


Р е ш е н и е.


Молекула воды (Н2O) содержит 10 электронов. В капле воды содержится молекул, и, следовательно, число электронов электронов.


Задача 2.


Два одинаковых шарика подвешены на нитях длиной I = 2,0 м к одной точке. Когда шарикам сообщили одинаковые заряды по q = 2,0 • 10-8 Кл, они разошлись на расстояние r = 16 см. Определите натяжение каждой нити и массу каждого шарика.


Р е ш е н и е.


На каждый шарик действуют три силы: сила тяжести m сила натяжения нити и кулоновская сила (рис. 14.5).

Каждый шарик неподвижен, следовательно, суммы проекций сил на оси ОХ и OY равны нулю. Для суммы проекций сил, действующих на правый шарик, на ось ОХ это условие имеет вид F - Т sinα = 0. Так как то

В проекциях на ось OY условие равновесия для каждого из шариков имеет вид Tcosα - mg = 0, откуда с учётом того, что cos2α = 1 — sin2α, получим




Задача 3.


Два разноимённых заряда q1 = 2 • 10-4 Кл и q2 = -8 • 10-4 Кл расположены на расстоянии 1 м друг от друга. Какой заряд qx и где надо поместить, чтобы система зарядов находилась в равновесии?


Р е ш е н и е.


Заряды q1 и q2 разноимённые, следовательно, они притягиваются и на них действуют силы 1 и 2 соответственно (рис. 14.6). Для равновесия каждого из зарядов необходимо, чтобы на заряды q1 и q2 со стороны заряда qx действовали силы '1 и '2, равные по модулю силам 1 и 2 и противоположные по направлению. Поскольку q1 < |q2|, заряд qx должен быть помещён слева от заряда qx, чтобы силы, действующие на заряды q1 и q2 со стороны заряда qx, были равны. Заряд qx должен быть отрицательным, т. е. притягивать заряд q1 и отталкивать заряд q2:

1 = -'1,     2 = -'2.

В проекциях на ось X эти уравнения имеют вид F1 = F'1, F2 = F'2, или

Решим полученную систему уравнений относительно двух неизвестных qx и lx. Из первого уравнения выразим |qx|: — и подставим во второе.

Получим уравнение или Подставим значения зарядов: или

Решением этого уравнения, удовлетворяющим физическому смыслу, является lx - 1 м.

Подставив это значение в формулу для |qx|, получим |qx| = |q2| = 8 • 10-4 Кл, или qx = -8 • 10-4 Кл.


Задача 4.


Два заряженных шарика, находящиеся друг от друга на расстоянии r = 90 см и помещённые в керосин, притягиваются друг к другу с силой F = 80 Н. Определите заряды шариков, если сумма их зарядов q = 4 • 10-5 Кл. Относительная диэлектрическая проницаемость керосина ε = 2.


Р е ш е н и е.


Так как шарики притягиваются, то их заряды противоположны по знаку. Предположим, что заряд первого шарика положителен и равен q1, а второго отрицателен и равен q2. Согласно условию задачи

q1 + q2 = q, или q1 - |q2| = q.         (1)

По закону Кулона сила притяжения зарядов равна:

Уравнения (1) и (2) — система двух уравнений относительно двух неизвестных q1 и |q2|.

Выразив из уравнения и подставив в уравнение (1), получим

Относительно модуля заряда |q2| получим уравнение

Отсюда Модуль числа всегда положителен, поэтому оставляем один корень |q2| ≈ 10-4 Кл.

Таким образом, q2 = -10-4 Кл, a q1 = 1,4 • 10-4 Кл.


Задача 5.


Два одинаковых небольших одноимённо заряженных шарика радиусом 1 см, массой 10 г и зарядом 4 • 10-6 Кл подвешены в одной точке на двух нитях длиной 1 м в жидком диэлектрике. Плотность диэлектрика ρ = 800 кг/м3. Определите относительную диэлектрическую проницаемость диэлектрика ε, если угол между нитями 2α = 60°.


Р е ш е н и е.


На каждый шарик действуют сила тяжести, сила натяжения нити, выталкивающая сила и сила Кулона (рис. 14.7).

Условия равновесия шариков m + + выт + = 0, m + 1 + 1 + выт = 0, Т = T1, F = F1.

В проекциях на оси координат для правого шарика запишем:

на ось OX: -Tsinα + F = 0;

на ось ОY: -mg + Tcosα + Fвыт = 0.

Выразив силу Т из этих уравнений и приравняв правые части полученных выражений, найдём

При этом сила Кулона где r12 = 2l sinα, а выталкивающая сила

Подставим эти выражения в уравнение (1) и найдём диэлектрическую проницаемость:


Источник: «Физика - 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский




Электростатика - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика

Что такое электродинамика --- Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряд --- Закон Кулона. Единица электрического заряда --- Примеры решения задач по теме «Закон Кулона» --- Близкодействие и действие на расстоянии --- Электрическое поле --- Напряжённость электрического поля. Силовые линии --- Поле точечного заряда и заряженного шара. Принцип суперпозиции полей --- Примеры решения задач по теме «Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей» --- Проводники в электростатическом поле --- Диэлектрики в электростатическом поле --- Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле --- Потенциал электростатического поля и разность потенциалов --- Связь между напряжённостью электростатического поля и разностью потенциалов. Эквипотенциальные поверхности --- Примеры решения задач по теме «Потенциальная энергия электростатического поля. Разность потенциалов» --- Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсатор --- Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов --- Примеры решения задач по теме «Электроёмкость. Энергия заряженного конденсатора»



Устали? - Отдыхаем!

Вверх