OSNOVE ELEKTROTEHNIKE
INTERAKTIVNI NASTAVNI MATERIJALI
animacije · pokusi · lab. vježbe · simulacije · test pitanja · zadaci

Elektrostatika · Coulombove sile u sustavu više naboja

U $x-y$ ravnini nalaze se tri pozitivna točkasta naboja $Q_{1} = 5 \text{ nC}$, $Q_{2} = 5 \text{ nC}$ i $Q_{3} = 10 \text{ nC}$. Povlačenjem miša naboje možete postavljati u razne točke ravnine i pri tom promatrati rezultantne vektore i iznose sila na svaki od tri naboja.

Napomena: Pretpostavljamo da su naboji postavljeni u pojedinu točku $x-y$ ravnine "na neki način" u njoj učvršćeni ili zamrznuti, jer bi se u protivnom slučaju sami od sebe pomicali pod djelovanjem Coulombove sile.

Možete uključiti i prikaz $x$ i $y$ komponenti vektora sila, generirati slučajni razmještaj tri naboja te promijeniti predznak jednog slučajno odabranog naboja:

Nekoliko prijedloga za razmatranje:

  • Naboje $Q_{1}$ i $Q_{2}$ ostavite u početnom položaju. Mišem "uhvatite" naboj $Q_{3}$ i pronađite točke u kojima sila ima samo $y$ (vodoravnu) komponentu. Da li postoji točka u kojoj je rezultantna sila na naboj $Q_{3}$ jednaka nuli? Pronađite tu točku (pomoć)!
  • Zašto se prilikom pomicanja naboja mijenjaju sve rezultantne sile. Skicirajte parcijalne sile za neki proizvoljno odabrani raspored naboja.
  • Kuda bi "otišli" naboji pod djelovanjem sila kada bi se mogli slobodno pomicati? (uputa: pogledajte smjerove sila!)
  • Da li sustav ovako postavljenih naboja posjeduje neku energiju (sposobnost vršenja rada)?
  • Koju silu "savladavamo" kada naboj pomičemo u smjeru suprotnom od smjera Coulombove sile?
  • Da li je u stvarnosti potrebno utrošiti neku energiju da bismo naboje razmjestili u neki raspored u prostoru?


Zadatak za vježbu:
Za vježbu probajte riješiti isti problem na papiru (npr. početni slučaj). Na grafu svaki kvadratić (div) odgovara duljini od $4 \text{ cm}$. Primjer izračuna za iznos sile $F_1$ na naboj $Q_1$:

  • nađemo vektor sile kojom naboj $Q_2$ djeluje na naboj $Q_1$
  • potom izračunamo vektor sile kojom naboj $Q_3$ djeluje na naboj $Q_1$
  • na kraju po načelu superpozicije vektorski zbrojimo ta dva vektora sile kako bi dobili rezultantni vektor sile $\vec{F}_1$ na naboj $Q_1$
  • a iznos sile na naboj $Q_1$ odgovara duljini vektora: $F_1 = \left| \vec{F}_1 \right| = \sqrt{ F^2_\text{1x} + F^2_\text{1y} }$