ال قانونفيكولوم هو قانون مهم في الفيزياء ينص على أن القوة الكهروستاتيكية بين شحنتين كهربائيتين يتناسب مع وحدة الشحنات الكهربائية ويتناسب عكسيًا مع مربع المسافة التي يفترق.
قانون كولوم والقوة الكهربائية
تشارلز أوغستين في كولوم (1736-1806) فيزيائي فرنسي مسؤول عن تحديد القانون الذي يصف قوة التفاعل بين الشحنات الكهربائية. لهذا الغرض ، استخدم Charles Coulomb ملف توازن الالتواء، على غرار المقياس الذي استخدمه هنري كافنديش لتحديد ثابت الجاذبية الكونية.
ا جهاز تجريبي كان يستخدمه كولوم يتألف من قضيب معدني قادر على الدوران ، وعندما يتم شحنه ، يتم صده بواسطة كرة معدنية صغيرة مشحونة بشحنات كهربائية من نفس العلامة. يوضح الشكل أدناه مخططًا لتوازن الالتواء يستخدمه الفيزيائي:
تم استخدام توازن الالتواء بواسطة كولوم لتحديد قانون التفاعل بين الشحنات الكهربائية.
صيغة قانون كولوم
وفقًا لقانونها ، فإن القوة بين جسيمين مشحونين كهربائيًا تتناسب طرديًا مع حجم شحناتهما وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما. أدناه ، نقدم معادلة رياضية وصفها قانون كولوم:
F - القوة الكهروستاتيكية (N)
ك0 - ثابت الفراغ العازل (N.m² / C²)
س - الشحنة الكهربائية (C)
ماذا او ما - اختبار الشحنة الكهربائية (C)
د - المسافة بين الشحنات (م)
في الصيغة أعلاه ، ك0 هو ثابت التناسب يسمى ثابت الفراغ الإلكتروستاتيكي ، معامله تقريبًا 9,0.109 N.m² / C². أيضا ، نحن نعلم أن الكثير من الإشارةمساوصد بينما الكثير من إشاراتجذب الأضداد، كما هو موضح في الشكل أدناه:
تتنافر رسوم علامة المساواة ، وتتجاذب رسوم العلامات المعاكسة.
نرى أيضا: ما هي الكهرباء؟
وتجدر الإشارة إلى أنه حتى لو كانت الأحمال تحتوي على وحدات مختلفة ، فإن قوة التجاذب بينها متساوية ، لأنه وفقًا لـ قانون نيوتن الثالث - قانون عمل و تفاعل - القوة التي تسببها التهم ضد بعضها البعض مساو في وحدة. تم العثور على هذه في نفساتجاه، ومع ذلك، في حواس المعاكسات.
يتم تحميل شعر المرأة في الشكل بشحنة تحمل نفس العلامة وبالتالي يتنافر كل منهما الآخر.
من الخصائص المهمة للقوة الكهربائية أنها أ ناقلات عظمة، أي يمكن كتابتها باستخدام المتجهات. النواقل المستقيمة الموجهة هذا الحاضر وحدة, اتجاه و اشارة. لذلك ، في الحالات التي يكون فيها متجهان أو أكثر للقوة الكهربائية غير متوازيين أو متعاكسين ، فمن الضروري تطبيق قواعد ما تها التامة، من أجل حساب القوة الكهربائية الصافية على الجسم أو الجسيم.
نرى أيضا: ما هو المجال الكهربائي؟
الرسم البياني لقانون كولوم
ينص قانون كولوم على أن القوة الكهربائية بين جسيمين مشحونين هي عكسيا يتناسب مع مربع المسافة بينهما. وبالتالي ، إذا كانت هناك شحنتان كهربائيتان على مسافة د، وتأتي للقاء على بعد نصف تلك المسافة (د / 2)، يجب زيادة القوة الكهربائية بينهما بمقدار أربع مرات (4F):
إذا قللنا المسافة بين شحنتين بمقدار النصف ، تزداد القوة الكهربائية بينهما بمقدار أربع مرات.
تحقق من جدول يوضح علاقة القوة الكهربائية بين حمولتين من المعامل q ، عند الفصل بينهما بمسافات مختلفة:
وحدة الطاقة الكهربائية |
المسافة بين الرسوم |
F / 25 |
د / 5 |
اف 16 |
د / 4 |
F / 9 |
د / 3 |
F / 4 |
د / 2 |
F |
د |
4F |
2 د |
9F |
ثلاثي الأبعاد |
16F |
4 د |
25F |
5 د |
بوضع قانون كولوم في شكل رسم بياني للقوة مقابل المسافة ، لدينا الشكل التالي:
أمثلة على قانون كولوم
1) جسيمان مشحونان كهربائياً ، بشحنات 1.0 μC و 2.0 mC ، مفصولة في فراغ على مسافة 0.5 متر. أوجد مقدار القوة الكهربائية الموجودة بين الشحنات.
القرار:
دعنا نستخدم قانون كولوم لحساب مقدار القوة الكهربائية المؤثرة على الشحنات:
2) جسيمتان نقطيتان مشحونتان بشحنات كهربائية متطابقة والمعامل q مفصولة على مسافة d. ثم ضاعف (2q) معامل أحد الأحمال ، وثلاثة أضعاف معامل الآخر (3q) وقم بتغيير المسافة بين الأحمال إلى ثلث المسافة الأولية بينهما (د / 3). حدد النسبة بين القوى الكهربائية الأولية والنهائية الموجودة بين الشحنات.
تمارين حلها على قانون كولوم
1) يوجد جسيمان مشحونان بشحنات كهربائية متطابقة q ، مدعومين بأسلاك غير قابلة للتمدد وكتلة ضئيلة ، في توازن القوى ، كما في الشكل الموضح أدناه:
إذا كانت m = 0.005 kg كتلة كل جسيم ، فأوجد:
البيانات:
ز = 10 م / ث²
ك0 = 9.109 N.m² / C²
أ) وحدة قوة التنافر الكهربائية التي تعمل على الأحمال ؛
ب) معامل الشحنات الكهربائية للجسيمات.
القرار:
أ) لحساب معامل القوة الكهربائية بين الجسيمات ، من الضروري ملاحظة التشابه التالي بين الزوايا ، لاحظ الشكل:
يمكننا أن نقول إن ظل الزاوية θ للمثلثين (اللذين تشكل ضلعاهما بالمسافتين 4 و 3 و F و P) متساوي ، ولذا نقوم بالحسابات التالية:
ب) بعد حساب معامل القوة الكهربائية بين الشحنات ، يمكن تحديد معاملها ، لأن الشحنات متطابقة:
بي. رافائيل هيلربروك
