בעיות

1 . שני מטענים נקודתיים, Q = 5×10^-8 [c] ו- q = 4×10^-8 [c], מוצבים במרחק d = 6 [cm] זה מהאחר (ראה שרטוט)

א. מהו גודל הכוח ש - Q מפעיל על q ? מהו כיוון כוח זה?

ב. מהו גודל הכוח ש - q מפעיל על Q ? מהו כיוון כוח זה?

2. יש לפתור את השאלה הקודמת, אם נתון ש - q = -4×10^-8 [c] (שאר הנתונים זהים).

3. חשב את גודל הכוח החשמלי שמפעיל אלקטרון על פרוטון הנמצא במרחק 2´10^-10 מטר ממנו.

האם זהו כוח משיכה או כוח דחיה?

מרחק של 10-10 מטר נקרא על שם אנגסטרום ומסומן: Ǻ.

4. חשב את גודל הכוח החשמלי שמפעיל אלקטרון על נויטרון הנמצא במרחק 2´10^-10 מטר ממנו.

5. שני מטענים נקודתיים, Q = 5×10^-8 [c] ו- q = 4×10^-8 [c], מוחזקים במרחק d = 6 [cm] זה מהאחר (ראה שרטוט).

באיזה מקום במישור הדף ניתן להציב מטען נוסף כך שיהיה בשיווי משקל?

6. שני מטענים נקודתיים, Q = 5×10^-8 [c] ו- q = -4×10^-8 [c], מוחזקים במרחק d = 6 [cm] זה מהאחר (ראה שרטוט).

באיזה מקום במישור הדף ניתן להציב מטען נוסף כך שיהיה בשיווי משקל?

7. שלושה מטענים נקודתיים מוצבים בקדקודי משולש שווה-צלעות ABC (ראה שרטוט). ב-A וב- B מוצבים מטענים בגודל Q = +6 [mc] וב-C מוצב מטען q = - 4 [mc] שמסתוm = 2×10^-3 [kg] . אורך צלע המשולש הוא a = 20 [cm]

א. סמן את וקטורי הכוחות החשמליים הפועלים על מטען q.

ב. מהו שקול הכוחות החשמליים הפועלים על מטען q?

ג. מהי תאוצת המטען q במצב זה (הנח כוחות חשמליים בלבד).

8. שלושה מטענים נקודתיים מוצבים בקדקודי משולש שווה-צלעות ABC (ראה שרטוט). ב-A וב- B מוצבים מטענים בגודל Q = 6 [mc] (ב- A חיובי וב- B שלילי) וב-C מוצב מטען q = + 4 [mc] שמסתו m = 2×10^-3 [kg] . אורך צלע המשולש הוא a = 20 [cm] .

א. סמן את וקטורי הכוחות החשמליים הפועלים על מטען q.

ב. מהו שקול הכוחות החשמליים הפועלים על מטען q?

ג. מהי תאוצת המטען q במצב זה (הנח כוחות חשמליים בלבד).

9. נתון משושה משוכלל ABCDGHA בעל רדיוס מעגל חוסם a. מציבים ארבעה מטענים חשמליים נקודתיים לפי הנתונים הרשומים:

a = 15 [cm], Q_A = - 4 [µC], Q_C = -4 [µC], Q_G = 4 [µC], Q_O = - 4 [µC] .

א. חשב את הכוח החשמלי השקול הפועל על המטען Q_O.

ב. חשב את גודל ואת כיוון הכוח החשמלי השקול הפועל על Q_G .

10. הצמידו שני מטענים חיוביים שווים QA = QB = Q לנקודות y = a ו- y = -a בהתאמה. מאפשרים למטען חיובי q להימצא על ציר x במרחק x מהראשית.

השב באמצעות Q, q, a, x וקבועים מתמטיים ופיסיקליים:

א. מהו הכוח השקול הפועל על q כאשר הוא בראשית (x = 0)?

ב. מהו הכוח השקול הפועל על q כאשר הוא רחוק מאוד (x->¥)?

ג. מהו כיוון הכוח השקול הפועל על q כאשר הוא במיקום x?

ד. * מהו גודל הכוח השקול הפועל על q כאשר הוא ביקום x?

ה. שרטט גרף איכותי של הכוח השקול כפונקציה של x.

11. כדור קטן בעל מסה m ומטען חשמלי q קשור בעזרת חוט מבודד לתקרה. מתחתיות על אותו קו אנכי, מקבעים כדור בעל מטען חשמלי Q, כך שהמרחק ביניהם הוא d. (ראה שרטוט)

נתון: m = 150 [gr] ; q = +10^-6 [c] ; Q = +3×10^-6 [c] ; d = 20 [cm]

א. סמן את כל הכוחות הפועלים על המטען החשמלי q. מי מפעיל כל כוח?

ב. מהי מתיחות החוט הקושר את q לתקרה?

ג. איזה מטען אחר Q₁ יש להציב במקום Q, כדי שהחוט יהיה רפוי?

12. בתחתית צינור אנכי חלק מציבים מטען חשמלי שלילי Q. מכניסים אל הצינור מטען חשמלי q בעל מסה m. המטען q מרחף בגובה d מעל המטען Q.

א. מהו סימן המטען החשמלי q? הסבר!

ב. בטא את המרחק d באמצעות k, g, q, Q, m .

13. שני כדורים קטנים בעלי מסה זהה m ומטענים חשמליים q ו-Q, קשורים בעזרת חוטים מבודדים בעלי אורך זהה L לנקודה משותפת על התקרה. כל אחד מהחוטים יוצר זווית α עם קו אנכי.(ראה שרטוט)

נתון: m = 15 [gr] ; L = 40 [cm] ; α = 15°

א. אם ידוע ש Q הוא מטען שלילי, מה חייב להיות סימן המטען q?

ב. חשב את גודל מכפלת המטענים q×Q?

ג. חשב את גודל q, אם ידוע ש- q = Q.

14. מקבעים מטען חשמלי נקודתי Q בנקודה O על שולחן אופקי חלק. למטען נקודתי אחר q, בעל מסה m, מקנים מהירות כך שהוא נע סביב הנקודה O במסלול מעגלי ברדיוס R. בטא תשובותיך באמצעות Q, q, m, R

וקבועים מתמטיים ופיזיקליים.

א. מהו גודל הכוח החשמלי ש- Q מפעיל על q?

ב. מהי המהירות הזוויתית בה נע q סביב O?

ג. תאר את תנועת q במקרה בו Q מאבד את מטענו (עקב קצר).

תוצאות:

1. א. 5×10^-3 [N] ימינה ב. 5×10^-3 [N] שמאלה

2. א. 5×10^-3 [N] שמאלה ב. 5×10^-3 [N] ימינה

3. כוח משיכה של 5.76×10^-9 [N]

4. נויטרון נטרלי מבחינה חשמלית ולכן אין כוח!

5. 3.167 [cm] מ-Q לכיוון q

6. 50.83 [cm] מימין ל- q ???

7. F_A = F_B = 5.4 [N] השקול יהיה F_T = 9.353 [N] לכיוון מטה. התאוצה תהיה a = 4677 [m/s²] מטה.

8. F_A = F_B = 5.4 [N] השקול יהיה F_T = 5.4 [N] לכיוון ימין. התאוצה תהיה a = 2700 [m/s²] ימינה.

9. א. 12.8 [N] לכיוון G ב. 10.1 [N] לכיוון המרכז

10. א. 0 ב. 0 ג. ימינה על ציר x ד. ה. מתחיל מאפס, עולה ויורד אסימפטוטית באינסוף

11. ב. 0.825 [N] ג. Q₁ = 6.667 [mc]

12. א. שלילי – דחייה ב. d² = kQq/(mg)

13. א. שלילי – כוח דחייה ב. Qq = 1.915×10^-13 [c] ג. 4.376×10^-7 [c]

14. א. F = kQq/R² ב. w² = kQq/(mR³) ג. ימשיך בהתמדה (מהירות קבועה בקו ישר)