陽子(電荷 1.602 × 10⁻¹⁹ C、質量 1.673 × 10⁻²⁷ kg)が 400 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 = 400 N/C|q| = 1.602 × 10⁻¹⁹ Cm = 1.673 × 10⁻²⁷ kg
a = m/s²
2.やさしい
+5 µC と −1 µC の点電荷が互いに 5 N の力を及ぼし合っている。それらはどれだけ離れているか r。答えは cm で求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
q1 = +5 µCq2 = −1 µCF = 5 N
r = cm
3.ふつう
+2 µC の電荷と −10 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 10 cm の位置にある。P での電場の大きさ E を求めよ。
q1 = +2 µCq2 = −10 µCr1 = 10 cmr2 = 30 cm
E = N/C
4.ふつう
+3 µC と +1 µC の電荷が 50 cm 離れている。両者を結ぶ線上で、+3 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 = +3 µCq2 = +1 µCd = 50 cm
x = cm
5.むずかしい
それぞれ質量 10 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 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 = 10 gL = 100 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 = 10 µC は直角の頂点に、q₁ = 1 µC はそこから一方の辺に沿って 8 cm の位置に、q₂ = 2 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 = 1 µCq2 = 2 µCq3 = 10 µCr13 = 8 cmr23 = 3 cm
F = N
解答
- 1. a = 3.83 × 10¹⁰ m/s²
- 2. r = 9.482 cm
- 3. E = 2.797 × 10⁶ N/C
- 4. x = 31.7 cm
- 5. q = 1363 nC
- 6. F = 200.3 N
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