‘n Klein neutrale sfer verkry ’n lading van -1,95 × 10^-6 C - NSC Physical Sciences - Question 7 - 2021 - Paper 1

Die lading van een elektron is ongeveer $-1,6 imes 10^{-19}$ C. Om die aantal elektrone te bereken:

ext{Aantal elektrone} = rac{ ext{Totale lading}}{ ext{Lading van een elektron}} = rac{-1,95 imes 10^{-6} ext{ C}}{-1,6 imes 10^{-19} ext{ C}} \\ = 1,219 imes 10^{13} ext{ elektrone}.

Die elektrise veld, aangedui as E, is 'n fisiese veld wat die elektrostatische krag op 'n eenheidspositiewe lading by 'n spesifieke punt in die ruimte beskryf. Dit word gedefinieer as die krag per eenheid lading:

E = rac{F}{q} waar F die krag is wat op die lading q werk.

Die elektriese veld E by 'n punt buite 'n gelaaide sfer kan bereken word met die formule:

E = rac{k imes |Q|}{r^2} waar k die Coulomb konstante is ($8,99 imes 10^9 ext{ N m}^2/ ext{C}^2$), Q die totale lading is van die sfer, en r die afstand van die sfer se sentrum is. In hierdie geval is r = 0.5 m en Q = -1.95 imes 10^{-6} C. Dus:

E = rac{(8,99 imes 10^9) imes |(-1.95 imes 10^{-6})|}{(0.5)^2} = 7,08 imes 10^6 ext{ N/C}.

Van die netto krag wat op punt P uitgeoefen word, het ons $F_{net} = F_{q1} + F_{q2} = 1,38 ext{ N}$.

Die afstand r tussen die ladings is 0.02 m. Om die grootte van die lading q2 te bereken, kan ons gebruik maak van:

1,38 = k rac{|q1 q2|}{r^2} waar k = 8,99 imes 10^9 ext{ N m}^2/ ext{C}^2$. Ter vervanging:

1,38 = (8,99 imes 10^9) rac{|-1,95 imes 10^{-6} imes q2|}{(0,02)^2}

Na die berekeninge, kry ons die waarde van q2 as:

$q2 = -1,11 imes 10^{-6} ext{ C}.$