Twee klein gelaide sfere, A en B, word op geisoleerde standaards geplaas, 0,2 m uit mekaar, soos in die diagram hieronder getoon - NSC Physical Sciences - Question 7 - 2020 - Paper 1

Die grootte van die elektrostatiese krag (F_AB) wat deur sfeer A op sfeer B uitgeoefen word, kan bereken word met Coulomb se wet:

$F_{AB} = k \frac{|Q_A \cdot Q_B|}{r^2}$

waarby:

• k = 9 \times 10^9 , N , m^2/C^2
• Q_A = -4 \times 10^{-6} , C
• Q_B = +3 \times 10^{-6} , C
• r = 0,2 , m

Dus,

$F_{AB} = 9 \times 10^9 \frac{(4 \times 10^{-6})(3 \times 10^{-6})}{(0,2)^2} \, N \approx 2,7 \, N$

Die elektriese veld is 'n gebied in die ruimte waar 'n elektriese lading 'n krag ervaar. Dit is 'n vektorveld wat die rigting en grootte van die krag aan die eenheid lading beskryf wat 'n positiewe toetslading sou ervaar.

Om die netto elektriese veld by punt M te bereken, moet ons die bydraes van beide sfere A en B oorweeg:

Die elektriese veld van sfeer A (E_AM):

$E_{AM} = k \frac{|Q_A|}{r^2}$

Die afstand van A na M is 0,1 m:

$E_{AM} = 9 \times 10^9 \frac{4 \times 10^{-6}}{(0,1)^2} = 4,0 \times 10^5 \, N/C \, \text{(links)}$

Die elektriese veld van sfeer B (E_BM):

$E_{BM} = k \frac{|Q_B|}{r^2}$

Die afstand van B na M is 0,1 m:

$E_{BM} = 9 \times 10^9 \frac{3 \times 10^{-6}}{(0,1)^2} = 2,7 \times 10^6 \, N/C \, \text{(regs)}$

Die netto elektriese veld is die som van die twee:

$E_{net} = E_{AM} + E_{BM} \approx -4,0 \times 10^5 + 2,7 \times 10^6 = 2,3 \times 10^6 \, N/C \, \text{(regs)}$

Die netto elektrostatiese krag ondervind deur sfeer A is 7,69 N in die regshandige richting soos bereken in die vorige stappe. Omdat die krag van sfeer A op sfeer B positief is, kan ons aflei dat sfeer D ook 'n positiewe lading het om die krag te balanseer. Dus, die lading op sfeer D is POSITIEF.