電子(電荷 −1.602 × 10⁻¹⁹ C、質量 9.109 × 10⁻³¹ kg)が 2700 N/C の一様な電場の中にある。 重力を無視して、その加速度の大きさ a 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
E = 2700 N/C|q| = 1.602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9.109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
2.やさしい
+8 µC と +3 µC の 2 つの点電荷が 2 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。
q1 = +8 µCq2 = +3 µCr = 2 cm
F = N
3.ふつう
3 つの点電荷が一直線上にある:左に +10 µC、そこから 10 cm 右に −5 µC、その間で左の電荷から 6 cm の位置に +2 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 = +10 µCqR = −5 µCqM = +2 µCrL = 6 cmrR = 4 cm
F = N
4.ふつう
2 つの同じ小さな金属球が −8 µC と −4 µC の電荷をもっている。両者を接触させてから 20 cm 離して置く。このときの両者の間の力の大きさ F を求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
q1 = −8 µCq2 = −4 µCr = 20 cm
F = N
5.むずかしい
それぞれ質量 2 g の 2 つの同じ小球が、長さ 60 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 = 2 gL = 60 cmθ = 20°g = 9.81 m/s²
q = nC
6.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 = 2 µC は直角の頂点に、q₁ = 4 µC はそこから一方の辺に沿って 5 cm の位置に、q₂ = 6 µC はもう一方の辺に沿って 3 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 = 4 µCq2 = 6 µCq3 = 2 µCr13 = 5 cmr23 = 3 cm
F = N
解答
- 1. a = 4.748 × 10¹⁴ m/s²
- 2. F = 539.4 N
- 3. F = 106.1 N
- 4. F = 8.091 N
- 5. q = 365.8 nC
- 6. F = 123.3 N
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