−8 µC と −1 µC の 2 つの点電荷が 30 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 = −8 µCq2 = −1 µCr = 30 cm
F = N
2.やさしい
2 つの点電荷が 40 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2 倍にする。新しい力 F′ を求めよ。
F = 40 Nq₁′ = 0.5·q₁r′ = 2·r
F′ = N
3.ふつう
3 つの点電荷が一直線上にある:左に +2 µC、そこから 30 cm 右に −3 µC、その間で左の電荷から 15 cm の位置に −1 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 = +2 µCqR = −3 µCqM = −1 µCrL = 15 cmrR = 15 cm
F = N
4.ふつう
+10 µC と +5 µC の電荷が 50 cm 離れている。両者を結ぶ線上で、+10 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 = +10 µCq2 = +5 µCd = 50 cm
x = cm
5.むずかしい
それぞれ質量 5 g の 2 つの同じ小球が、長さ 80 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 20° 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 = 5 gL = 80 cmθ = 20°g = 9.81 m/s²
q = nC
6.むずかしい
それぞれ質量 5 g の 2 つの同じ小球が、長さ 30 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 10° 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 = 5 gL = 30 cmθ = 10°g = 9.81 m/s²
q = nC
解答
- 1. F = 0.7991 N
- 2. F′ = 5 N
- 3. F = 1.998 N
- 4. x = 29.29 cm
- 5. q = 771.2 nC
- 6. q = 102.2 nC
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