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:

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.

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.

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

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.

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.

Nyní vypočítáme přitažlivou sílu mezi Q₃ a Q₂.

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

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

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