「クーロンの法則・電界・電位」　例題２

2005.12.22	解説：数学物理学教室 渡会征三
	出題：中村陽一

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解説ビデオ

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例題２

絶縁体の糸で質量 10〔g〕の小球を図のようにつるした。小球に q = 3.0 × 10^-7〔C〕の正電荷を与え， 小球の真下 0.10〔m〕の位置に Q = 3.0 × 10^-7〔C〕の正電荷を置いたとき，糸の張力は何〔N〕になるか。 重力の加速度の大きさを g = 9.8〔m/s²〕，クーロンの法則の比例定数 k を 9.0 × 10⁹〔Nm² / C²〕とする。

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解答・解説

解答例

小球にはたらく静電気力は鉛直上向きに

　〔N〕

また，重力は鉛直下向きに

10 × 10 ^{- 3} × 9.8 = 9.8 × 10 ^{- 2} 〔N〕

両者の合力は鉛直下向きに

( 9.8 - 8.1 ) × 10 ^{- 2} = 1.7 × 10 ^{- 2}　〔N〕

求める糸の張力を T〔N〕とすると，鉛直方向のつりあいより

2 T sin 30 ° = 1.7 × 10 ^{- 2}　∴ T = 1.7 × 10 ^{- 2}〔N〕

答 1.7 × 10 ^{- 2}〔N〕

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