Закон Кулона — тренажёр для 10 класса
Заряженные шарики могут притягиваться или отталкиваться. Это электрическое взаимодействие. Закон Кулона позволяет рассчитать силу этого взаимодействия. Чем больше заряды и чем ближе они находятся, тем сильнее взаимодействие. В тренажёре задания построены на применении формулы.
Что проверяет эта тема
- Понимать, что такое точечный заряд.
- Применять формулу F = k·q₁q₂/r².
- Использовать k = 9·10⁹.
- Переводить заряды из микрокулонов в кулоны.
Формулы и правила
| Что ищем | Формула | Обозначения |
|---|---|---|
| Закон Кулона | $F = k \cdot (q₁ \cdot q₂) / r²$ | F — сила (Н), k = 9·10⁹, q — заряды (Кл), r — расстояние (м). |
| Постоянная k | k = 9 · 10⁹ Н·м²/Кл² | Коэффициент пропорциональности. |
| Единица заряда | мкКл → Кл | 1 мкКл = 10⁻⁶ Кл. |
Разбор задачи по шагам
Задача: Два заряда по 2 мкКл находятся на расстоянии 3 см. Найдите силу взаимодействия.
Шаг 1. Переводим единицы в СИ. q = 2 мкКл = 2 · 10⁻⁶ Кл. r = 3 см = 0,03 м.
Шаг 2. Записываем формулу. F = k · (q₁ · q₂) / r². Почему: Сила прямо пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния.
Шаг 3. Подставляем. F = 9 · 10⁹ · (2 · 10⁻⁶ · 2 · 10⁻⁶) / (0,03)². F = 9 · 10⁹ · 4 · 10⁻¹² / 0,0009.
Шаг 4. Считаем. Числитель: 9 · 4 = 36. Степени: 10⁹ · 10⁻¹² = 10⁻³. Итого 36 · 10⁻³ = 0,036. F = 0,036 / 0,0009 = 40 Н.
Шаг 5. Записываем ответ. F = 40 Н.
Ещё один разбор
Задача. Заряды $q_1=5.7e-07$ Кл и $q_2=7.5e-07$ Кл на расстоянии $0.81$ м. Сила (Н)?
Ответ: 5.87e-03
Типичные ошибки
Почему: Считают F ~ 1/r
Как проверить: Расстояние всегда в квадрате. Увеличили расстояние в 2 раза — сила упала в 4 раза.
Почему: Путают мкКл и Кл
Как проверить: 1 мкКл = 10⁻⁶ Кл. Записывайте все степени аккуратно.
Почему: Закон Кулона даёт модуль силы
Как проверить: Формула даёт модуль. Направление определяют по знакам (одинаковые — отталкиваются, разные — притягиваются).
Типы задач в тренажёре
В тренажёре:
- Прямой расчет силы (q и r).
- Найти расстояние по силе.
- Найти заряд по силе.
- Сравнение сил (как меняется при изменении r).
Все ответы с проверкой.
Кому и когда это нужно
Тема изучается в 10 классе. В ЕГЭ по физике это задание № 13.
Родителям: объясните на примере натирания шарика. Если потереть воздушный шарик о волосы, он наэлектризуется и притянется к стене. Закон Кулона объясняет, почему это работает.
Частые вопросы
Почему закон работает только для точечных зарядов?
Для протяженных тел нужно учитывать распределение заряда по объёму. Но если расстояние между телами много больше их размеров, их можно считать точечными.
Что такое диэлектрическая проницаемость?
Это свойство среды, которое ослабляет взаимодействие зарядов. В воде сила взаимодействия будет в 81 раз меньше, чем в воздухе.
Примеры задач
Готовы попробовать свои силы?
В тренажёре задачи проверяются автоматически, а после ошибки показывается пошаговое решение.
Перейти к задачам