電子(電荷 −1.602 × 10⁻¹⁹ C、質量 9.109 × 10⁻³¹ kg)が 1400 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 = 1400 N/C|q| = 1.602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9.109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
2.やさしい
+1 µC と +4 µC の 2 つの点電荷が 8 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 = +1 µCq2 = +4 µCr = 8 cm
F = N
3.ふつう
+4 µC の電荷と −2 µC の電荷が 40 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 16 cm の位置にある。P での電場の大きさ E を求めよ。
q1 = +4 µCq2 = −2 µCr1 = 16 cmr2 = 24 cm
E = N/C
4.ふつう
+5 µC の電荷と −1 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 = +5 µCq2 = −1 µCr1 = 22.5 cmr2 = 7.5 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 = 8 µC は直角の頂点に、q₁ = 1 µC はそこから一方の辺に沿って 3 cm の位置に、q₂ = 3 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 = 1 µCq2 = 3 µCq3 = 8 µCr13 = 3 cmr23 = 5 cm
F = N
6.むずかしい
+8 µC と −8 µC の電荷が 16 cm 離れている。点 P は両者の中点から垂直二等分線上を 12 cm 離れた位置にある。P における電場の大きさ E を求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
q1 = +8 µCq2 = −8 µCd = 16 cmh = 12 cm
E = N/C
解答
- 1. a = 2.462 × 10¹⁴ m/s²
- 2. F = 5.619 N
- 3. E = 1.717 × 10⁶ N/C
- 4. E = 2.486 × 10⁶ N/C
- 5. F = 117.6 N
- 6. E = 3.836 × 10⁶ N/C
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