Prawo Coulomba – zadanie nr 9
Jak zmieni się siła oddziaływania elektrostatycznego pomiędzy dwiema jednakowymi metalowymi kulkami naładowanymi jednoimiennymi ładunkami q1 i q2 ≠ q1 , jeżeli kulki te zetkniemy ze sobą, a następnie odsuniemy na poprzednią odległość?
(Zadanie ze zbioru: K. Chyła Zbiór prostych zadań z fizyki dla uczniów szkół średnich)
Załóżmy, że odległość pomiędzy kulkami jest równa r, a ładunek zgromadzony na pierwszej oraz drugiej kulce wynosi odpowiednio q1 oraz q2 = q1 + Δq (ładunki kulek różnią się od siebie; założyliśmy, że różnica ładunków wynosi Δq ). Przed zetknięciem kulek siła ich wzajemnego oddziaływania elektrostatycznego F1 wynosi (zobacz: Prawo Coulomba):
Konsekwencją zetknięcia kulek będzie oczywiście zmiana ich ładunku. Ponieważ zgodnie z treścią zadania, kulki posiadają jednakowe rozmiary, dlatego też po ich zetknięciu ładunek elektryczny rozłoży się równomiernie na każdej z nich (ładunek ulegnie wyrównaniu). Przed zetknięciem ładunki zgromadzone na kulkach różniły się o wielkość Δq . Po ich zetknięciu ładunek na każdej z kulek zmieni się więc o Δq/2: na pierwszej – wzrośnie o Δq/2, na drugiej – zmaleje o Δq/2. Po ponownym rozsunięciu kulek na odległość r siła oddziaływania elektrostatycznego F2 pomiędzy kulkami będzie więc równa:
Aby dowiedzieć się jak zmieni się siła F2 (po zetknięciu kulek) względem siły F1 (przed zetknięciem kulek), obliczmy ich różnicę
Widzimy więc, że siła F2 różni się od siły F1 o wartość
Dodaj komentarz