【演習】クーロンの法則

物理【電磁気】第2講『クーロンの法則』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

クーロンの法則クーロンの法則をマスターして，静電気力の向きだけでなく，大きさも求められるようになりましょう！...

問題

[Level.1]
2.0×10^-6Cと−6.0×10^-6Cに帯電したをもつ2つの小球が，0.20mだけ離して置かれている。 クーロン定数を9.0×10⁹N・m²/C²として，この小球間にはたらく静電気力の大きさを求めよ。 また，この力は引力か斥力か。

[Level.2]
前問において，2つの小球を接触させた後，再び0.20mだけ離して置いた。 クーロン定数を9.0×10⁹N・m²/C²として，小球間にはたらく静電気力の大きさを求めよ。 また，この力は引力か斥力か。

[Level.3]
不導体でできた糸に吊るした質量m[kg]の小球Aにq[C]の電気量を与える（q＞0）。 これに−q[C]に帯電した小球Bを近づけたところ，糸は鉛直方向からθだけ傾き，AとBはr[m]まで接近して静止した（下図参照）。 重力加速度をg，クーロン定数をkとして，qをm,r,θ,g,kを用いて表せ。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
2.7N，引力

[Level.2]
0.90N，斥力

[Level.3]
\(q=r\sqrt{\frac{mg\tan \theta}{k}}\)