مسائل عن قانون كولوم

المسألة الأولى

شحنتان تحمل الأولى منهم شحنة مقدارها 4×10-16 كولوم، والثانية 6×10-16كولوم، وتفصل بينهما مسافة 3×10-9م في الفراغ، باعتبار ك=9*109، فما مقدار القوة المتبادلة بينهما؟[1]

طريقة الحل:[1]

• باستخدام قانون كولوم ق=ك×ش1×ش2/ف2=9*910*4*10-16*6*10-16/(3*10-9)2=24*10-5 نيوتن.

المسألة الثانية

ثلاث شحنات نقطية تقع على خط مستقيم، تبلغ شحنة الأولى ش1= +2×10-9 كولوم، والثانية ش2=+1×10-9، والثالثة ش3=-3×10-9، وتبلغ المسافة بين الشحنة الأولى والشحنة الثانية 2×10-2م، وبين الشحنة الثانية والثالثة 4×10-2م، فما مقدار القوة الكهربائية المؤثرة على الشحنة الثانية بفعل الشحنتين الأولى والثالثة؟ مع ملاحظة أن الشحنة الأولى تقع إلى يسار الشحنة الثانية، وأن الشحنة الثالثة تقع إلى يمينها.[2]

طريقة الحل:[2]

• تحديد المطلوب، حساب مجموع القوة المؤثرة على الشحنة الثانية من الشحنتين الأولى والثالثة عن طريق استخدام قانون كولوم.
• حساب القوة المؤثرة على ش2 بفعل الشحنة الأولى ش1: ق1= ك×(ش1×ش2)/ف2= 9×910×(2×10-9×1×10-9)/(2×10-2)2=4.5×10-5 نيوتن، وهي قوة تنافر تدفع الشحنة الثانية باتجاه اليمين (مع اعتبار اتجاه اليمين هو الاتجاه الموجب).
• حساب القوة المؤثرة على ش2 بفعل الشحنة الثالثة ش3: ق3= ك×(ش2×ش3)/ف2= 9×910×(1×10-9×3×10-9)/(4×10-2)2=1.69×10-5 نيوتن، وهي قوة تجاذب تدفع الشحنة الثانية باتجاه اليمين (مع اعتبار اتجاه اليمين هو الاتجاه الموجب).
• حساب القوة الكلية المؤثرة على ش2 (كلتا القوتين في اتجاه اليمين)=4.5×10-5+1.69×10-5= 6.19×10-5 نيوتن باتجاه اليمين.

المسألة الثالثة

يبلغ مقدار القوة المتبادلة بين شحنتين متماثلتين 90 نيوتن، وتبلغ المسافة المفصولة بينهما 1سم، فما هو مقدار كل منهما؟[3]

طريقة الحل:[3]

• تحديد المعطيات، ق=90 نيوتن، وش1= مقدار الشحنة الأولى ويساوي ش2 وهو مقدار الشحنة الثانية، وف=1 سم.
• اعتبار قيمة ش هي قيمة الشحنة المطلوبة؛ حيث ش=ش1=ش2، وتحويل المسافة من 1سم إلى 0.01م، والحل باستخدام قانون كولوم حيث ق=ك×(ش1×ش2)/ف2= ك×ش2/ف2، ومنها ش2= ف2×ق/ك، ومنها ش= الجذر التربيعي (ف2×ق/ك) = الجذر التربيعي (0.012×90/ 8.99×910) وعليه ش=±1×10-6 كولوم.
• لأن القوتين متماثلتان فتُعتبران إما موجبتان أو سالبتان، وتُعتبر القوة المتبادلة بينهما قوة تجاذب.

المراجع

1. ^ أ ب "Coulomb's Law", www.brilliant.org, Retrieved 14-10-2017. Edited.
2. ^ أ ب "Coulomb's law"، www.siyavula.com، Retrieved 14-10-2017. Edited.
3. ^ أ ب Todd Helmenstine (23-10-2014)، "Coulomb’s Law Example Problem 1"، www.sciencenotes.org، Retrieved 14-10-2017. Edited.