2 つの点電荷が 48 N の力で反発し合っている。1 つ目の電荷を半分にし、電荷間の距離を3 倍にする。新しい力 F′ を求めよ。
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
F = 48 Nq₁′ = 0.5·q₁r′ = 3·r
F′ = N
2.やさしい
2 つの点電荷が 56 N の力で反発し合っている。1 つ目の電荷を2 倍にし、電荷間の距離を3 倍にする。新しい力 F′ を求めよ。
F = 56 Nq₁′ = 2·q₁r′ = 3·r
F′ = N
3.ふつう
+3 µC の電荷と −6 µC の電荷が 30 cm 離れている。点 P は 2 つの電荷を結ぶ線分上にあり、1 つ目の電荷から 22.5 cm の位置にある。P での電場の大きさ E を求めよ。
q1 = +3 µCq2 = −6 µCr1 = 22.5 cmr2 = 7.5 cm
E = N/C
4.ふつう
+1 µC の電荷と +4 µC の電荷が 30 cm 離れている。点 P は 2 つの電荷を結ぶ線分上にあり、1 つ目の電荷から 18 cm の位置にある。P での電場の大きさ E を求めよ。
q1 = +1 µCq2 = +4 µCr1 = 18 cmr2 = 12 cm
E = N/C
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 = 6 µC は直角の頂点に、q₁ = 8 µC はそこから一方の辺に沿って 10 cm の位置に、q₂ = 1 µC はもう一方の辺に沿って 5 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 = 6 µCr13 = 10 cmr23 = 5 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 50 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 = 50 cmθ = 12°g = 9.81 m/s²
q = nC
解答
- 1. F′ = 2.667 N
- 2. F′ = 12.44 N
- 3. E = 1.012 × 10⁷ N/C
- 4. E = 2.22 × 10⁶ N/C
- 5. F = 48.25 N
- 6. q = 283.2 nC
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