Fisica, legge di Coulomb - Problemi svolti

Fisica

Forze elettriche e Campi elettrici

Problemi svolti

Settembre 2021

Due cariche si attraggono con una forza di 1,5 N. quale sarà la forza se la loro distanza

viene ridotta ad un 1/9 del valore iniziale?

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Siano le cariche e sia la distanza tra esse quando la forza di attrazione vale

| |⌈ ⌉

1,5 N: = ⋅

indichiamo con la distanza ridotta di 1/9, abbiamo:

1

= 9

| |⌈ ⌉

e la forza è: = ⋅ | |⌈ ⌉

Consideriamo ora il rapporto tra le intensità delle due forze:

⋅

= | |⌈ ⌉

⋅

semplificando i termini simili, il rapporto è dato da:

= = = 9 = 81

1

9

= 81 → = 81 ⋅

La forza è 81 volte il valore della forza iniziale:

= 81 ⋅ 1,5 = 120

= 1,80 ⋅ 10 .

Due oggetti sferici sono separati da una distanza Gli oggetti sono molto

piccoli rispetto alla distanza che li separa e hanno la stessa carica totale negativa, in

⋅ 10 .

conseguenza della quale risentono di una forza F di 4,55

• Calcola il numero di elettroni in eccesso su ciascun oggetto.

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Il numero totale di elettroni in eccesso su ciascuno de due piccoli oggetti è dato dal

1,60 ⋅ 10 $

#

rapporto tra la carica e la carica elementare dell’elettrone

q e.

%

Nota la forza F, ricaviamo q, dalla legge di Coulomb:

&

⌉

⌈

e sostituiamo:

Due sfere molto piccole sono inizialmente neutre e separate da una distanza di 0,50 m.

3,0 ⋅ 10

Supponi che elettroni siano rimossi da una sfera e trasferiti all’altra.

• Qual è l’intensità della forza elettrostatica che agisce su ciascuno sfera?

• Questa forza è attrattiva o repulsiva?

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La carica elettrica trasferita da una sfera all’altra è pari al prodotto del numero di

= % ⋅ = 3,0 ⋅ 10 × 1,06 ⋅ 10 $

elettroni per la carica elementare: #

= 4,8 ⋅ 10 $

*

| || | 4,8 ⋅ 10 $

La forza elettrostatica su ciascuna delle due sfere, dalla legge di Coulomb, vale:

*

= = 8,99 ⋅ 10 /$

# 0,50

= 0,83

Le sfere, in seguito al trasferimento di elettroni si caricano di segno opposto quindi

la forza è attrattiva.

All’interno di un tubo verticale, una sferetta con carica Q è fissa nel fondo mentre un’altra

con carica Q è tenuta sospesa dalla forza di repulsio