電子(電荷 −1.602 × 10⁻¹⁹ C、質量 9.109 × 10⁻³¹ kg)が 3700 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 = 3700 N/C|q| = 1.602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9.109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
2.やさしい
+4 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 = +4 µCq2 = −4 µCr = 8 cm
F = N
3.ふつう
+8 µC の電荷と −4 µC の電荷が 20 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 12 cm の位置にある。P での電場の大きさ E を求めよ。
q1 = +8 µCq2 = −4 µCr1 = 12 cmr2 = 8 cm
E = N/C
4.ふつう
+3 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 30 cm の位置にある。P での電場の大きさ E を求めよ。
q1 = +3 µCq2 = +2 µCr1 = 30 cmr2 = 10 cm
E = N/C
5.むずかしい
それぞれ質量 1 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 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 = 1 gL = 100 cmθ = 10°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 = 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 10 cm の位置に、q₂ = 8 µC はもう一方の辺に沿って 6 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 = 8 µCq3 = 8 µCr13 = 10 cmr23 = 6 cm
F = N
解答
- 1. a = 6.507 × 10¹⁴ m/s²
- 2. F = 22.47 N
- 3. E = 1.061 × 10⁷ N/C
- 4. E = 1.498 × 10⁶ N/C
- 5. q = 152.3 nC
- 6. F = 160 N
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