+5 µC と −1 µC の 2 つの点電荷が 25 cm 離れている。両者の間にはたらく静電気力の大きさ F を求めよ。k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C² とする。
解答つきクーロンの法則と電場ワークシート
1.やさしい
q1 = +5 µCq2 = −1 µCr = 25 cm
F = N
2.やさしい
+80 nC の点電荷から 10 cm の距離における電場の大きさ E を求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
q = +80 nCr = 10 cm
E = N/C
3.ふつう
3 つの点電荷が一直線上にある:左に +6 µC、そこから 20 cm 右に +5 µC、その間で左の電荷から 15 cm の位置に −8 µC。中央の電荷に働く電気力の合力の大きさ F を求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
qL = +6 µCqR = +5 µCqM = −8 µCrL = 15 cmrR = 5 cm
F = N
4.ふつう
+5 µC と +4 µC の電荷が 10 cm 離れている。両者を結ぶ線上で、+5 µC の電荷からどれだけの距離 x の点で電場が 0 になるか。
q1 = +5 µCq2 = +4 µCd = 10 cm
x = cm
5.むずかしい
3 つの正の点電荷が直角三角形の頂点にある:q₃ = 4 µC は直角の頂点に、q₁ = 8 µC はそこから一方の辺に沿って 5 cm の位置に、q₂ = 1 µC はもう一方の辺に沿って 8 cm の位置にある。q₃ にはたらく静電気力の合力の大きさ F を求めよ。
q1 = 8 µCq2 = 1 µCq3 = 4 µCr13 = 5 cmr23 = 8 cm
F = N
6.むずかしい
それぞれ質量 8 g の 2 つの同じ小球が、長さ 100 cm の絶縁性の糸で同じ点からつり下げられている。等しい電荷を与えると、各糸は鉛直から 12° の位置で静止する。g = 9.81 m/s² とする。各球の電荷 q を nC で求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
m = 8 gL = 100 cmθ = 12°g = 9.81 m/s²
q = nC
解答
- 1. F = 0.7192 N
- 2. E = 71920 N/C
- 3. F = 124.7 N
- 4. x = 5.279 cm
- 5. F = 115.2 N
- 6. q = 566.4 nC
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