クーロン力は、2 つの荷電物体間の引力または反発力です。力は、クーロンの法則により、2 つの物体の大きさと電荷、およびそれらの間の距離に関連しています。
どこ
q1 そして q2 クーロン単位の電荷量
rは電荷間のメートル単位の距離です
k はクーロンの法則定数 =8.99×10 N·m/C
力の方向は、物体の正または負の電荷によって異なります。 2 つの電荷が同じ場合、その力は斥力です。一方が正で、もう一方が負の場合、その力は引力です。
このクーロン力の例の問題は、この方程式を使用して、2 つの物体間で移動する電子の数を見つけて、短い距離で一定量の力を生成する方法を示しています。
問題例:
中性に帯電した 2 つの物体が 1 cm 離れています。電子は一方の物体から取り除かれ、それらの間に 1×10 N の力が発生するまで、もう一方の物体に置かれます。物体間で移動した電子の数は?
解決策:
まず、問題の図を描きます。
変数を定義します。
F =クーロン力 =1×10 N
q1 =最初の本体への充電
q2 =2体目の充電
e =単一電子の電荷 =1.60×10 C
k=8.99×10N・m/C
r =2 つの物体間の距離 =1 cm =0.01 m
クーロンの法則式から始めます。
電子がボディ 1 からボディ 2 に転送されると、1 つの電子の電荷によってボディ 1 が正になり、ボディ 2 が負になります。最終的に必要な力に達すると、n 個の電子が転送されます。
q1 =+ね
q2 =-ね
電荷の符号は力の方向を示します。私たちは力の大きさにもっと関心があります。電荷の大きさは同じなので、q2 のマイナス記号は無視できます。 .電荷が反対なので、力の向きは引力です。上記の力の方程式の大きさは、次のように簡略化できます。
電子の数が必要なので、この式を n について解きます。
これで、問題の値を数式に入力できます。単位の一貫性を保つために、1 cm の r 値に 0.01 m を使用することを忘れないでください。
電卓で数値を計算すると、
の値が得られます。n =6.59×10
答え:
1×10ニュートンの引力を生成するには、6.59×10電子の移動が必要です。
最終ステップで単位がすべてキャンセルされ、n の単位のない値が残っていることに注意してください。単位をチェックすることは、数学の間違いを見つける絶好のチャンスです。問題を正しく設定したのに、単位エラーのために間違った答えが得られるのは、ひどい気分です。火星の 1 億 2,500 万ドルのクライメート オービターを失ったのはそのためです!
別のクーロン力の例の問題については、クーロンの法則の例の問題を確認してください。
