In figuur 1.8 zie je twee ladingen getekend.
a) Neem de figuur over en teken de elektrische kracht op lading q2 met de juiste grootte en richting.
Bekijk figuur 1.9. De ladingen zitten op de hoekpunten van een denkbeeldige gelijkzijdige driehoek met zijden van 5 mm. Op tijdstip t = 0 laten we de ladingen vrij om te bewegen.
b) Neem de figuur over en geef de richting aan waarin lading Q op t = 0 zal gaan bewegen.
Lading Q heeft een massa van 2,0 g.
c) Bereken de versnelling van lading Q op t = 0.
Antwoord opgave a
Teken een kracht in tegengestelde richting en met dezelfde grootte:
Antwoord opgave b
Q wordt afgestoten door q1 en aangetrokken door q2. De afstotende kracht in de richting van q1 is gelijk aan:
De aantrekkende kracht in de richting van q2 is gelijk aan:
Deze aantrekkende kracht is precies 4 keer groter dan de afstotende kracht (Dit had je al eerder kunnen zien want de lading van q2 is 4 keer groter dan de lading van q1), dus die pijl moet 4 keer langer getekend worden. Met de kop-staart methode kan de pijl voor de netto kracht Fnetto getekend worden en dit is dan ook de richting waarin de lading Q zal bewegen:
Antwoord opgave c
Lading Q ondervindt twee krachten (zie bovenstaande tekening):
Gegeven: k = 8,988.109 Nm2/C2, dus
F1 = k * 7,2.10-13N = 6,47.10-3 N en
F2 = k * 2,88.10-13N = 2,59.10-2 N.
De grootte van de netto kracht moet nu bepaald worden. Een manier om dit te doen is door deze krachten te ontbinden in een x en een y component.
Voor F1:
F1,x = |F1| * cos 60 = 3,24.10-3 N en
F1,y = |F1| * sin 60 = 5,604.10-3 N
Voor F2:
F2,x = |F2| * cos 60 = 1,29.10-2 N en
F2,y = |F2| * sin 60 = -2,24.10-2 N.
Voor de netto kracht geldt dus:
Fnetto,x = 3,24.10-3 + 1,29.10-2 = 1,62.10-2 N en
Fnetto,y = 5,60.10-3 - 2,24.10-2 = 1,68.10-2 N.
Met de stelling van Pythagoras geeft dit voor de netto kracht:
Dus de versnelling is:
Deze opgave komt uit de vwo-module 'Elektrische en magnetische velden' van het project NiNa, die de auteurs voor de pilot van het NiNa-examenprogramma hebben ontwikkeld. Via het menu hieronder kom je in de e-versie van die module op natuurkunde.nl.
| Vorige opgave | Terug naar: 1.3 Elektrische krachten nader bekeken | Overzicht opgaven Statische elektriciteit | Volgende opgave |
