Elektriline jõud: mis see on ja kuidas valemit kasutada

Elektrijõud on kahe laengu vahel tekkiv atraktsiooni või tõukejõu vastastikmõju, mis on tingitud elektrivälja olemasolust nende ümber.

Laengu võime tekitada elektrilisi jõude avastas ja uuris 18. sajandi lõpus prantsuse füüsik Charles Augustin de Coulomb (1736–1806).

Umbes 1780. aastal lõi Coulomb torsioon tasakaalu ja näitas selle instrumendiga eksperimentaalselt, et jõu intensiivsus on otseselt proportsionaalne vastastikmõjus olevate elektrilaengute väärtusega ja pöördvõrdeline kauguse ruuduga lahutab.

Elektrilise jõu valem

Elektrilise jõu intensiivsust väljendav matemaatiline valem, mida nimetatakse ka Coulombi seaduseks, on:

Rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI) väljendatakse elektrienergia intensiivsust (F) njuutonites (N).

Terminid, mis₁ ja mida₂ valem vastab elektrilaengute absoluutväärtustele, mille SI ühik on kulon (C), ja kahte laengut (r) eraldav kaugus on esitatud meetrites (m).

Proportsionaalsuse konstant (K) sõltub keskkonnast, kuhu laengud sisestatakse, näiteks vaakumis nimetatakse seda mõistet elektrostaatiliseks konstandiks (K₀) ja selle väärtus on 9.10⁹ Nm²/ Dz.

LisateaveCoulombi seadus.

Milleks kasutatakse elektrijõu valemit ja kuidas seda arvutada?

Coulombi loodud valemit kasutatakse kahe punktlaengu vastastikuse interaktsiooni intensiivsuse kirjeldamiseks. Need laengud on elektrifitseeritud kehad, mille mõõtmed on nende vahelise kaugusega võrreldes tühised.

Elektriline külgetõmme toimub laengute vahel, millel on vastupidised märgid, sest olemasolev jõud on tõmbejõud. Elektriline tõrjumine toimub sama märgi laengute ühendamisel, kui neile mõjub tõukejõud.

Elektrilise jõu arvutamiseks signaalid elektrilaengud neid ei võeta arvesse, ainult nende väärtused. Järgmiste näidete abil saate teada, kuidas arvutada elektrijõudu.

Näide 1: Kaks elektrifitseeritud osakest, q₁ = 3,0 x 10^-6 C ja q₂ = 5,0 x 10^-6 C ja tühiste mõõtmetega asuvad üksteisest 5 cm kaugusel. Määrake elektri jõu tugevus, arvestades, et see on vaakumis. Kasutage elektrostaatilist konstandi K₀ = 9. 10⁹ Nm²/ Dz.

Lahendus: Elektrilise jõu leidmiseks tuleb andmed valemis rakendada samade ühikutega nagu elektrostaatiline konstant.

Pange tähele, et vahemaa määrati sentimeetrites, kuid konstant on meeter, nii et esimene samm on vahemaaühiku teisendamine.

Järgmine samm on valemis olevate väärtuste asendamine ja elektrilise jõu arvutamine.

Jõudsime järeldusele, et laengutele mõjuva elektrienergia intensiivsus on 54 N.

Samuti võite olla huvitatudelektrostaatika.

Näide 2: Punktide A ja B vaheline kaugus on 0,4 m ja koormad Q asuvad otstes₁ ja Q₂. Kolmas laadimine, Q₃, sisestati punkti, mis on 0,1 m kaugusel Q-st₁.

Arvutage Q jõu netojõud₃ teades, et:

• Q₁ = 2,0 x 10^-6 Ç
• Q₂ = 8,0 x 10^-6 Ç
• Q₃ = - 3,0 x 10^-6 Ç
• K₀ = 9. 10⁹ Nm²/ Dz

Lahendus: Selle näite lahendamise esimene samm on kahe laengu vahelise elektri jõu tugevuse arvutamine korraga.

Alustame Q-i vahelise tõmbejõu arvutamisest₁ ja Q₃.

Nüüd arvutame Q vahelise tõmbejõu₃ ja Q₂.

Kui kogu joone vaheline kaugus on 0,4 m ja Q₃ on 0,1 m kaugusel A-st, mis tähendab, et Q₃ ja Q₂ on 0,3 m.

Koormuste vaheliste tõmbejõudude väärtuste põhjal saame saadud jõu arvutada järgmiselt:

Jõudsime järeldusele, et sellest tulenev elektrijõud, mis Q₁ ja Q₂ avaldama Q-d₃ on 3 N.

Oma teadmiste testimise jätkamiseks aitavad teid järgmised loendid:

• Coulombi seadus - harjutused
• Elektrilaeng - harjutused
• Elektrostaatika - harjutused