Coulombův zákon

Cvičení 1

Působením zářiče pozbyl atom argonu \({}^{40}_{18}\mathrm{Ar}\) jeden elektron. Vypočítejte elektrický náboj jádra \(q_\mathrm{J},\) elektronového obalu \(q_\mathrm{O}\) a celkový náboj \(q_\mathrm{C}\) vzniklého iontu.

\(q_\mathrm{J}=2{,}88\cdot10^{-18}\ \mathrm{C}\); \(q_\mathrm{O}=-2{,}72\cdot10^{-18}\ \mathrm{C}\); \(q_\mathrm{C}=1{,}6\cdot10^{-19}\ \mathrm{C}\)

Cvičení 2

Dvě tělesa zanedbatelných rozměrů nesou náboj \(q_1=50\ \mathrm{nC}\) a \(q_2=-70\ \mathrm{nC}\). Nacházejí se ve vzduchu ve vzájemné vzdálenosti 10 cm. Určete směr, orientaci a velikost elektrické síly, kterou na sebe působí. Situaci znázorněte obrázkem.

Elektrická síla má směr spojnice těles, je přitažlivá, má velikost 3,15 mN.

Cvičení 3

Jak daleko od sebe by musely být dvě koule nabité nábojem +1 C, aby na sebe ve vakuu působily elektrostatickou silou 1 N?

95 km

Cvičení 4

Jak a kolikrát se změní elektrická síla v Coulombově zákoně, jestliže

náboj prvního tělesa zdvojnásobíme,
vzdálenost těles zdvojnásobíme,
permitivitu prostředí zdvojnásobíme?

zdvojnásobí se;
zmenší se na čtvrtinu;
zmenší se na polovinu

Cvičení 5

Co mají společného a čím se liší elektrická a gravitační síla?

Síly jsou úměrné součinu nábojů (součinu hmotností) a nepřímo úměrné druhé mocnině jejich vzdálenosti. Obě mají směr spojnice těles. Gravitační síla je vždy přitažlivá, elektrická síla je buď přitažlivá, nebo odpudivá podle znaménka nábojů.

Cvičení 6

Tři tělesa A, B, C zanedbatelných rozměrů nesou náboj \(q_A=10\ \mu\mathrm{C}\), \(q_B=-6\ \mu\mathrm{C}\) a \(q_C=24\ \mu\mathrm{C}\). Tato tělesa se nacházejí ve vzduchu a leží na jedné přímce – viz obrázek 18.50. Určete směr, orientaci a velikost

elektrické síly \(\Vec{F}_1\), kterou působí těleso B na těleso A,
elektrické síly \(\Vec{F}_2\), kterou působí těleso C na těleso A,
výsledné elektrické síly \(\Vec{F}_A\) působící na těleso A.

18.50 – Coulombův zákon, cvičení 6
Zdroj

\(F_1=54\ \mathrm{N}\), doprava
\(F_2=24\ \mathrm{N}\), doleva
\(F_A=30\ \mathrm{N}\), doprava

Cvičení 7

Tři tělesa A, B, C z předchozího cvičení nesou náboj \(q_A=10\ \mu\mathrm{C}\), \(q_B=-6\ \mu\mathrm{C}\) a \(q_C=24\ \mu\mathrm{C}\). Tato tělesa se nacházejí ve vzduchu a leží na jedné přímce. Vzdálenost mezi tělesem B a C je stálá a opět rovna 20 cm. Kam musíme umístit těleso A, aby se vyrušily elektrické síly na ně působící?

20 cm od tělesa B

Cvičení 8

Pingpongový míček o hmotnosti \(m= 2{,}7\ \mathrm{g}\) zavěsíme na tenkou nit. Pomocí zelektrované novodurové tyče jej vychýlíme ze svislého směru o úhel 20°. Vypočítejte velikost elektrostatické síly působící na míček − předpokládejte, že má vodorovný směr. Namalujte si obrázek.

9,63 mN

Cvičení 9

Dva stejné pingpongové míčky o hmotnosti 2,7 g jsou zavěšeny v jednom bodě na tenkých vláknech. Těžiště míčků jsou ve vzdálenosti 80 cm od bodu závěsu. Obě vlákna jsou vychýlena ze svislého směru o stejný úhel, vzdálenost těžišť míčků je \(L=10\ \mathrm{cm}\). Předpokládejme, že oba míčky nesou stejný náboj \(q\). Vypočítejte elektrostatickou sílu, kterou se míčky odpuzují, a velikost náboje \(q\).

1,66 mN
oba 43 nC nebo oba –43 nC