Elektrická síla: co to je a jak používat vzorec

Elektrická síla je interakce přitahování nebo odpuzování generovaná mezi dvěma náboji v důsledku existence elektrického pole kolem nich.

Koncem 18. století objevil a studoval schopnost náboje vytvářet elektrické síly francouzský fyzik Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806).

Kolem roku 1780 vytvořil Coulomb torzní rovnováhu a pomocí tohoto nástroje experimentálně prokázal intenzitu síly je přímo úměrná hodnotě elektrických nábojů, které interagují, a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti, kterou odděluje.

Vzorec elektrické síly

Matematický vzorec, nazývaný také Coulombův zákon, který vyjadřuje intenzitu elektrické síly, je:

rovný F prostor rovný přímému K čitatel prostoru mezera otevřená svislá čára přímá q s 1 dolním indexem uzavřená svislá čára otevřená svislá čára rovná q s 2 dolním indexem zavřít svislá čára nad jmenovatelem přímá r na druhou konec zlomek

V mezinárodním systému jednotek (SI) je intenzita elektrické síly (F) vyjádřena v newtonech (N).

Podmínky, které1 a co2 vzorce odpovídají absolutním hodnotám elektrických nábojů, jejichž jednotka SI je coulomb (C), a vzdálenost oddělující dva náboje (r) je vyjádřena v metrech (m).

Konstanta proporcionality (K) závisí na médiu, do kterého jsou náboje vloženy, například ve vakuu se tento termín nazývá elektrostatická konstanta (K0) a jeho hodnota je 9.109 Nm2/C2.

Dozvědět se víc oCoulombův zákon.

K čemu se používá vzorec elektrické síly a jak jej vypočítat?

Vzorec vytvořený Coulombem se používá k popisu intenzity vzájemné interakce mezi dvěma bodovými náboji. Jedná se o elektrifikovaná tělesa, jejichž rozměry jsou ve srovnání se vzdáleností mezi nimi zanedbatelné.

Elektrická přitažlivost nastává mezi náboji, které mají opačné znaky, protože stávající síla je přitažlivá. K elektrickému odpuzování dochází, když se náboje stejného znaménka spojí, protože na ně působí odpudivá síla.

Chyba při převodu z MathML na přístupný text.

Pro výpočet elektrické síly signály elektrické náboje nejsou brány v úvahu, pouze jejich hodnoty. Na následujících příkladech se dozvíte, jak vypočítat elektrickou sílu.

Příklad 1: Dvě elektrifikované částice, q1 = 3,0 x 10-6 C a q2 = 5,0 x 10-6 C a zanedbatelných rozměrů jsou umístěny ve vzdálenosti 5 cm od sebe. Určete sílu elektrické síly vzhledem k tomu, že jsou ve vakuu. Použijte elektrostatickou konstantu K0 = 9. 109 Nm2/C2.

Řešení: Chcete-li zjistit elektrickou sílu, musí být data použita ve vzorci se stejnými jednotkami jako elektrostatická konstanta.

Všimněte si, že vzdálenost byla uvedena v centimetrech, ale konstanta je metr, takže prvním krokem je transformace jednotky vzdálenosti.

1 prostor cm prostor rovný prostoru 1 více než 100 rovný prostor m 5 prostor cm prostor rovný prostor 5 více než 100 rovný prostor m rovná 0 čárka 05 rovný prostor m

Dalším krokem je nahrazení hodnot ve vzorci a výpočet elektrické síly.

rovný F prostor rovný přímému K čitatelský prostor otevřený svislý pruh rovný q s 1 dolním indexem zavřený svislý pruh otevřený svislý pruh rovné q s 2 dolním indexem uzavírá svislou čáru nad jmenovatelem rovné r na druhou konec zlomku rovné F prostor rovný prostoru 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. rovný m na druhou nad jmenovatelem rovný C na druhou konec zlomku. čitatel levá závorka 3 čárka 0 čtvereční mezera x mezera 10 do minusové síly 6 konec exponenciálního čtvercového prostoru C pravý mezerník. mezera levá závorka 5 čárka 0 čtvereční mezera x mezera 10 na mínus 6 konec exponenciálního čtvercového prostoru C pravá závorka nad jmenovatelem levá závorka 0 čárka 05 rovná mezera m pravá závorka na druhou konec zlomku rovná F mezera rovná 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. rovný m na druhou nad jmenovatelem rovný C na druhou konec zlomku. čitatel 15 čárka 0 přímá mezera x mezera 10 na sílu minus 6 plus levá závorka minus 6 pravá závorka konec exponenciální přímý prostor C na druhou nad jmenovatelem 0 čárka 0025 přímý prostor m na druhou konec zlomku rovný F prostor rovný 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. diagonální úder nahoru přes přímku m na druhou konec úderu nad jmenovatelem úder přes úhlopříčku nahoru přes přímku C na druhou konec úderu konec zlomku. čitatel 15 čárka 0 mezera. mezera 10 na sílu mínus 12 konec exponenciálního prostoru přeškrtnutý šikmo nahoru přes přímku C na druhou konec přeškrtnutí nad jmenovatelem 0 čárka 0025 prostor přeškrtnutý šikmo nahoru přes rovný m na druhou konec přeškrtnutého konce zlomku rovný F prostor rovný čitateli 135 prostor nad jmenovatelem 0 čárka 0025 konec zlomku prostoru.10 na sílu 9 plus levá závorka minus 12 pravá závorka konec rovné exponenciální N přímá F mezera rovná 54000 prostor. prostor 10 k minus 3 moc exponenciálního přímého prostoru N přímý F prostor rovný 54 přímému prostoru N

Došli jsme k závěru, že intenzita elektrické síly působící na náboje je 54 N.

Mohlo by vás také zajímatelektrostatika.

Příklad 2: Vzdálenost mezi body A a B je 0,4 ma zatížení Q jsou umístěna na koncích1 a Q2. Třetí poplatek, Q3, byl vložen v bodě, který je 0,1 m od Q1.

Chyba při převodu z MathML na přístupný text.

Vypočítejte čistou sílu na Q3 s vědomím, že:

  • Q1 = 2,0 x 10-6 C
  • Q2 = 8,0 x 10-6 C
  • Q3 = - 3,0 x 10-6 C
  • K.0 = 9. 109 Nm2/C2

Řešení: Prvním krokem při řešení tohoto příkladu je výpočet síly elektrické síly mezi dvěma náboji najednou.

Začněme výpočtem přitažlivé síly mezi Q1 a Q3.

rovný F prostor rovný přímému K s 0 dolním indexovým čitatelem prostor otevřený svislý pruh rovný q s 1 dolním indexem zavřít svislý pruh otevřený svislý pruh rovné q s 3 dolním indexem uzavírá svislou čáru na přímém jmenovateli d s 1 čtvercovým dolním indexem konec zlomku rovné F mezera rovná mezeře 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. rovný m na druhou nad jmenovatelem rovný C na druhou konec zlomku. čitatel levá závorka 2 čárka 0 čtvereční mezera x mezera 10 do minusové síly 6 konec exponenciálního čtvercového prostoru C pravý mezerník. mezera levá závorka 3 čárka 0 čtvereční mezera x mezera 10 na mínus 6 konec exponenciálního čtvercového prostoru C pravá závorka na jmenovateli levá závorka 0 čárka 1 čtvereční prostor m pravá závorka na druhou konec zlomku rovný F prostor rovný 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. rovný m na druhou nad jmenovatelem rovný C na druhou konec zlomku. čitatel 6 čárka 0 přímá mezera x mezera 10 na sílu minus 6 plus levá závorka minus 6 pravá závorka konec exponenciální přímá mezera C na druhou nad jmenovatelem 0 čárka 01 přímá mezera m na druhou konec zlomku rovná F mezera rovna 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. diagonální úder nahoru přes přímku m na druhou konec úderu nad jmenovatelem úder přes úhlopříčku nahoru přes přímku C na druhou konec úderu konec zlomku. čitatel 6 čárka 0 mezera. mezera 10 na sílu mínus 12 konec exponenciálního prostoru přeškrtnutý šikmo nahoru přes přímku C na druhou konec přeškrtnutí nad jmenovatelem 0 čárka 01 mezera přeškrtnutá šikmo nahoru přes rovný m na druhou konec přeškrtnutého konce zlomku rovně F mezera rovna čitateli 54 mezera nad jmenovatelem 0 čárka 01 konec zlomku mezery.10 na sílu 9 plus levá závorka minus 12 pravá závorka konec rovné exponenciální N přímá F mezera rovná 5400 prostor. mezera 10 na minus 3 moc exponenciálního přímého prostoru N přímý F prostor 5 čárka 4 přímý prostor N

Nyní vypočítáme přitažlivou sílu mezi Q3 a Q2.

Pokud je celková vzdálenost mezi linkou AB s horním lomítkem je 0,4 ma Q3 je umístěn 0,1 m od A, což znamená, že vzdálenost mezi Q3 a Q2 je 0,3 m.

rovný F prostor rovný přímému K s 0 dolním indexovým čitatelem prostor otevřený svislý pruh rovný q se 3 dolním indexem zavřít svislý pruh otevřený svislý pruh rovné q s 2 dolním indexem uzavírá svislou čáru na přímém jmenovateli d se 2 dolním indexem na druhou konec zlomku rovné F prostor rovný prostoru 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. rovný m na druhou nad jmenovatelem rovný C na druhou konec zlomku. čitatel levá závorka 3 čárka 0 čtvereční mezera x mezera 10 do minusové síly 6 konec exponenciálního čtvercového prostoru C pravý mezerník. mezera levá závorka 8 čárka 0 přímá mezera x mezera 10 k minusové síle 6 konec exponenciální rovné mezery C pravá závorka o jmenovateli levá závorka 0 čárka 3 rovná mezera m pravá závorka na druhou konec zlomku rovná F mezera rovná 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. rovný m na druhou nad jmenovatelem rovný C na druhou konec zlomku. čitatel 24 čárka 0 přímá mezera x mezera 10 na sílu minus 6 plus levá závorka minus 6 pravá závorka konec exponenciální přímá mezera C na druhou nad jmenovatelem 0 čárka 09 přímá mezera m na druhou konec zlomku rovná F mezera rovna 9 prostor. prostor 10 k síle 9 přímého čitatele prostor N. diagonální úder nahoru přes přímku m na druhou konec úderu nad jmenovatelem úder přes úhlopříčku nahoru přes přímku C na druhou konec úderu konec zlomku. čitatel 24 čárka 0 mezera. mezera 10 na sílu mínus 12 konec exponenciálního prostoru přeškrtnutý šikmo nahoru přes přímku C na druhou konec přeškrtnutí nad jmenovatelem 0 čárka 09 mezera přeškrtnutá šikmo nahoru přes rovný m na druhou konec přeškrtnutého konce zlomku rovně F mezera rovna čitateli 216 nad jmenovatelem 0 čárka 09 konec zlomku prostoru.10 na sílu 9 plus levá závorka minus 12 pravý závorka konec rovné exponenciální N rovný F prostor rovný 2400 mezerám. mezera 10 na minus 3 moc exponenciálního přímého prostoru N přímý F prostor rovný 2 čárka 4 přímý prostor N

Z hodnot sil přitažlivosti mezi břemeny můžeme vypočítat výslednou sílu následovně:

rovný F s přímým r dolním indexem rovný rovnému prostoru F s 13 dolním indexem minus přímý prostor F s 23 přímým dolním indexem F s přímým r dolním indexem prostor rovný prostoru 5 čárka 4 prostor rovný N prostor mínus prostor 2 čárka 4 rovný prostor N rovný F s rovným r dolní index mezera rovný prostor 3 prostor rovný N

Došli jsme k závěru, že výsledná elektrická síla, kterou Q1 a Q2 působit na Q3 je 3 N.

Chcete-li pokračovat v testování svých znalostí, pomohou vám následující seznamy:

  • Coulombův zákon - cvičení
  • Elektrický náboj - cvičení
  • Elektrostatika - cvičení
Povaha vlny. Šíření a povaha vlny

Povaha vlny. Šíření a povaha vlny

Pro zahájení studia vlny je dobré si zapamatovat základní definici vlny: vlnění se nazývá šíření ...

read more
Nepravidelné chování vody

Nepravidelné chování vody

Látka při zahřívání přijímá energii tak, že se její molekuly rozhýbou, začnou zaujímat větší obje...

read more
Rovnice výrobců objektivů

Rovnice výrobců objektivů

Rovnice výrobce objektivu je a matematický vzorec která se týká vergence, ohniskovou vzdálenost, ...

read more