Главная >> Физика 10 класс. Мякишев

Глава 14. Электростатика

Примеры решения задач по теме: Закон Кулона

При решении задач на применение закона Кулона используются те же приёмы, что и при решении задач в курсе механики. Надо лишь иметь в виду, что направление кулоновской силы зависит от знаков зарядов взаимодействующих тел. Кроме того, в ряде задач используется закон сохранения заряда и тот факт, что заряд любого тела кратен заряду электрона.

Задача 1. Сколько электронов содержится в капле воды массой m = 0,03 г? Масса молекулы воды m₀ = 3 • 10^-23 г.

Р е ш е н и е. Молекула воды (Н₂O) содержит 10 электронов. В капле воды содержится молекул, и, следовательно, число электронов электронов.

Задача 2. Два одинаковых шарика подвешены на нитях длиной I = 2,0 м к одной точке. Когда шарикам сообщили одинаковые заряды по q = 2,0 • 10^-8 Кл, они разошлись на расстояние r = 16 см. Определите натяжение каждой нити и массу каждого шарика.

Р е ш е н и е. На каждый шарик действуют три силы: сила тяжести m сила натяжения нити и кулоновская сила (рис. 14.5).

Каждый шарик неподвижен, следовательно, суммы проекций сил на оси ОХ и OY равны нулю. Для суммы проекций сил, действующих на правый шарик, на ось ОХ это условие имеет вид F - Т sinα = 0. Так как то

В проекциях на ось OY условие равновесия для каждого из шариков имеет вид Tcosα - mg = 0, откуда с учётом того, что cos²α = 1 — sin²α, получим

Задача 3. Два разноимённых заряда q₁ = 2 • 10^-4 Кл и q₂ = -8 • 10^-4 Кл расположены на расстоянии 1 м друг от друга. Какой заряд q_x и где надо поместить, чтобы система зарядов находилась в равновесии?

Р е ш е н и е. Заряды q₁ и q₂ разноимённые, следовательно, они притягиваются и на них действуют силы ₁ и ₂ соответственно (рис. 14.6). Для равновесия каждого из зарядов необходимо, чтобы на заряды q₁ и q₂ со стороны заряда q_x действовали силы '₁ и '₂, равные по модулю силам ₁ и ₂ и противоположные по направлению. Поскольку q₁ < |q₂|, заряд qx должен быть помещён слева от заряда q_x, чтобы силы, действующие на заряды q₁ и q₂ со стороны заряда qx, были равны. Заряд q_x должен быть отрицательным, т. е. притягивать заряд q₁ и отталкивать заряд q₂:

₁ = -'₁,     ₂ = -'₂.

В проекциях на ось X эти уравнения имеют вид F₁ = F'₁, F₂ = F'₂, или

Продолжение >>>