10 ]
Elektriciteit
OEFENING
De kracht tussen twee geladen systemen. Stel dat je vriend en jij beiden een lading van + 1,0 C zouden hebben. Hoe groot is de elektrische kracht tussen jullie als de afstand r gelijk is aan 10,0 m? Oplossing: De grootte van de kracht is k · |Q1| · |Q2| F= r2 =
9
2
2
8,99 · 10 N · m /C · |1,0 C| · |1,0 C| (10,0 m)2
+ 1,0 C
+ 1,0 C
→
→
F
F
= 90 · 106 N
Dat komt overeen met de zwaarte van 450 vrachtwagens met elk een massa van 20 ton! Daaruit blijkt duidelijk dat 1 C een zeer grote eenheid is.
OEFENING
De kracht van een onweerswolk op een lading. Een onweerswolk heeft een lading van 1,5 C. Bereken de grootte van de kracht op een lading van - 0,10 mC die zich 500 m onder die wolk bevindt. Oplossing: De grootte van de kracht is k · |Q1| · |Q2| r2 8,99 · 109 N · m2/C2 · |1,5 C| · |-0,10 mC| = (500 m)2
F =
=
8,99 · 109 N · m2/C2 · 1,5 C · 0,10 · 10-3 C (500 m)2
= 5,4 N OEFENING
Q1
Q3
+
→ F23
+
→
F13
xm 0,20 m
Een schets maken van de situatie helpt je om ‘zicht’ te krijgen op het probleem.
+ 1,5 C
–
– 0,10 mC
Waar is de lading in evenwicht? Tussen 2 ladingen Q1 (= +10 µC) en Q2 (= +5,0 µC) op 0,20 m van elkaar bevindt zich een lading Q3 (= +2,0 µC). In welk punt tussen Q1 en Q2 kan de lading Q3 in rust blijven?
+
Q2
Oplossing: → → De lading Q3 ondervindt twee tegengestelde krachten: F13 en F23. Stel dat lading Q3 in rust is op een afstand d (= x m) van Q1. → Voor de kracht F13 van Q1 op Q3 geldt: k · |Q1| · |Q3| r2 8,99 · 109 N · m2/C2 · |+ 10 µC| · |+ 2,0 µC| = (x m)2
F13 =
=
=
8,99 · 109 N · m2/C2 · 10 · 10-6 C · 2,0 · 10-6 C (x m)2 0,18 N x2