THE seadusaastalCoulomb on oluline füüsikaseadus, mis ütleb, et elektrostaatiline jõud kahe elektrilaengu vahel on proportsionaalne elektrilaengute mooduliga ja pöördvõrdeline kauguse ruuduga, mis lahutab.
Coulombi seadus ja elektriline jõud
Charles Augustin aastal Coulomb (1736-1806) oli prantsuse füüsik, kes vastutas seaduse määramise eest, mis kirjeldab elektrilaengute vastastikmõju jõudu. Sel eesmärgil kasutas Charles Coulomb a väände tasakaal, sarnane skaalaga, mida kasutas Henry Cavendish et määrata konstant universaalne gravitatsioon.
O eksperimentaalne aparaat Coulombi kasutatav metall koosnes pöörlemisvõimelisest vardast, mille laadimisel tõrjus väike metallkera, mis oli laetud sama märgiga elektrilaengutega. Alloleval joonisel on skeem füüsiku kasutatavast torsioonitasakaalust:
Torsioonbilanssi kasutas Coulomb elektrilaengute vastastikuse mõju seaduse kindlaksmääramiseks.
Coulombi seaduse valem
Selle seaduse kohaselt on kahe elektriliselt laetud osakese vaheline jõud otseselt proportsionaalne nende laengute suurusega ja pöördvõrdeline nende vahelise kauguse ruuduga. Allpool tutvustame
matemaatiline valem mida kirjeldab Coulombi seadus:
F - elektrostaatiline jõud (N)
k0 - dielektriline vaakumkonstant (N.m² / C²)
Q - elektrilaeng (C)
mida - testida elektrilaengut (C)
d - laengute vaheline kaugus (m)
Ülaltoodud valemis k0 on proportsionaalsuse konstant, mida nimetatakse elektrostaatiliseks vaakumkonstandiks, selle moodul on ligikaudu 9,0.109 N.m² / C²Samuti teame, et palju signaalvõrdsedtõrjuma samas koormate signaalevastandid tõmbuvad, nagu on näidatud alloleval joonisel:
Võrdusmärgi tasud tõrjuvad ja vastupidiste märkide tasud tõmbavad ligi.
Vaadake ka: Mis on elekter?
Väärib märkimist, et isegi kui koormustel on erinevad moodulid, on nende omavaheline külgetõmbejõud võrdne, kuna vastavalt Newtoni kolmas seadus - tegevus ja reaktsioon - jõud, mille süüdistused üksteise vastu annavad, on võrdsed aastal moodul. Need on leitud samasuundaastal siiski meeled vastandid.
Joonisel kujutatud naise juuksed on koormatud sama märgi laenguga ja tõrjuvad seetõttu üksteist.
Elektrilise jõu oluline omadus on see, et see on a Vektorite ülevus, see tähendab, et seda saab kirjutada vektorite abil. Vektorid on orienteeritud sirged see olevik moodul, suund ja meel. Seetõttu tuleb juhtudel, kui kaks või enam elektrijõuvektorit ei ole paralleelsed ega vastandlikud, rakendada vektori summa, et arvutada kehale või osakesele avaldatav netoelektriline jõud.
Vaadake ka: Mis on elektriväli?
Coulombi seaduse graafik
Coulombi seadus ütleb, et kahe laetud osakese elektriline jõud on tagurpidi proportsionaalne nende vahelise kauguse ruuduga. Seega, kui kaks elektrilaengut on kaugusel dja tule kohtuma poole sellest vahemaast (d / 2), nende vahelist elektrilist jõudu tuleks suurendada neli korda (4F):
Kui vähendame kahe laengu vahelist kaugust poole võrra, suureneb nende vaheline elektrijõud neli korda.
Vaadake tabelit, mis näitab kahe mooduli q koormuse elektrilise jõu suhet, kui need on eraldatud erinevate vahemaadega:
elektriline toitemoodul |
Laengute vaheline kaugus |
F / 25 |
d / 5 |
F / 16 |
d / 4 |
F / 9 |
d / 3 |
F / 4 |
d / 2 |
F |
d |
4F |
2d |
9F |
3d |
16F |
4d |
25F |
5d |
Kui panna Coulombi seadus jõu ja kauguse graafiku kujul, on meil järgmine vorm:
Coulombi seaduse näited
1) Kaks elektriliselt laetud osakest, mille laengud on 1,0 μC ja 2,0 mC, eraldatakse vaakumis 0,5 m kaugusel. Määrake laengute vahel eksisteeriva elektri jõu suurus.
Resolutsioon:
Kasutame laengutele mõjuva elektri jõu suuruse arvutamiseks Coulombi seadust:
2) Kaks identsete elektrilaengutega laetud ja mooduliga q osakest eraldatakse d kaugusel. Seejärel kahekordistage (2q) ühe koormuse moodul, kolmekordistage teise (3q) moodul ja muutke koormuste vaheline kaugus nende kolmandiku esialgsest kaugusest (d / 3). Määrake laengute vaheliste esialgsete ja lõplike elektriliste jõudude suhe.
Lahendatud harjutused Coulombi seaduse kohta
1) Kaks laetud osakest, millel on identsed elektrilaengud q, mida toetavad venimatud juhtmed ja tühine mass, on jõudude tasakaalus, nagu on näidatud alloleval joonisel:
Kui m = 0,005 kg on iga osakese mass, määrake:
Andmed:
g = 10 m / s²
k0 = 9.109 N.m² / C²
a) koormustele mõjuva elektrilise tõukejõu moodul;
b) osakeste elektrilaengute moodul.
Resolutsioon:
a) Osakeste vahelise elektrilise jõu mooduli arvutamiseks on vaja märgata järgmist nurkade sarnasust, vaadake joonist:
Võime öelda, et kahe kolmnurga (mille küljed moodustavad kaugused 4 ja 3 ning F ja P) nurga the puutuja on võrdne ja nii teeme järgmise arvutuse:
b) Pärast elektrilaengu mooduli arvutamist laengute vahel on võimalik määrata selle moodul, kuna laengud on identsed:
Minu poolt. Rafael Helerbrock