Електрическа сила: какво е това и как да използваме формулата

Електрическата сила е взаимодействието на привличане или отблъскване, генерирано между два заряда поради съществуването на електрическо поле около тях.

Способността на заряда да създава електрически сили е открита и изследвана от френския физик Шарл Августин де Кулон (1736-1806) в края на 18 век.

Около 1780 г. Кулон създава торсионния баланс и с този инструмент експериментално демонстрира, че интензивността на силата е пряко пропорционална на стойността на електрическите заряди, които си взаимодействат и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, което отделя.

Формула на електрическа сила

Математическата формула, наричана още закон на Кулон, която изразява интензивността на електрическата сила е:

В Международната система от единици (SI) интензитетът на електрическата сила (F) се изразява в нютон (N).

Условията, които₁ и какво₂ от формулата съответстват на абсолютните стойности на електрическите заряди, чиято SI единица е кулон (C), а разстоянието, разделящо двата заряда (r), е представено в метри (m).

Константата на пропорционалност (K) зависи от средата, в която са вкарани зарядите, например във вакуум този термин се нарича електростатична константа (K₀) и стойността му е 9.10⁹ Нм²/° С².

Научете повече заЗаконът на Кулон.

За какво се използва формулата на електрическата сила и как да я изчислим?

Формулата, създадена от Кулон, се използва за описване на интензивността на взаимното взаимодействие между две точкови заряди. Тези заряди са електрифицирани тела, чиито размери са незначителни в сравнение с разстоянието между тях.

Електрическото привличане възниква между заряди, които имат противоположни знаци, тъй като съществуващата сила е тази на привличане. Електрическо отблъскване възниква, когато се съберат заряди от един и същи знак, тъй като отблъскващата сила действа върху тях.

За да се изчисли електрическата сила, сигналите на електрически заряди те не се вземат предвид, а само техните стойности. Вижте как да изчислите електрическата сила със следните примери.

Пример 1: Две електрифицирани частици, q₁ = 3,0 х 10^-6 C и q₂ = 5,0 х 10^-6 С и с незначителни размери са разположени на разстояние 5 см един от друг. Определете силата на електрическата сила, като се има предвид, че те са във вакуум. Използвайте електростатична константа K₀ = 9. 10⁹ Нм²/° С².

Решение: За да се намери електрическата сила, данните трябва да се прилагат във формулата със същите единици като електростатичната константа.

Обърнете внимание, че разстоянието е дадено в сантиметри, но константата е метър, така че първата стъпка е да трансформирате единицата за разстояние.

Следващата стъпка е да замените стойностите във формулата и да изчислите електрическата сила.

Стигнахме до извода, че интензивността на електрическата сила, действаща върху зарядите, е 54 N.

Може да се интересувате и отелектростатика.

Пример 2: Разстоянието между точките A и B е 0,4 m, а натоварванията Q са разположени в краищата₁ и Q₂. Трето зареждане, Q₃, беше поставен в точка, която е на 0,1 м от Q₁.

Изчислете нетната сила на Q₃ знаейки това:

• Въпрос:₁ = 2,0 х 10^-6 ° С
• Въпрос:₂ = 8,0 х 10^-6 ° С
• Въпрос:₃ = - 3,0 х 10^-6 ° С
• К₀ = 9. 10⁹ Нм²/° С²

Решение: Първата стъпка при решаването на този пример е да се изчисли силата на електрическата сила между два зареждания едновременно.

Нека започнем с изчисляване на силата на привличане между Q₁ и Q₃.

Сега изчисляваме силата на привличане между Q₃ и Q₂.

Ако общото разстояние между линията е 0,4 m и Q₃ се намира на 0,1 м от A, което означава, че разстоянието между Q₃ и Q₂ е 0,3 m.

От стойностите на силите на привличане между натоварванията можем да изчислим получената сила, както следва:

Стигнахме до извода, че получената електрическа сила, която Q₁ и Q₂ упражнявайте върху Q₃ е 3 N.

За да продължите да проверявате знанията си, следните списъци ще ви помогнат:

• Законът на Кулон - Упражнения
• Електрически заряд - Упражнения
• Електростатика - Упражнения