جديد 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؟^[١]

طريقة الحل:^[١]

• 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.^[٢]

طريقة الحل:^[٢]

• 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؟^[٣]

طريقة الحل:^[٣]

• 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.