कानूनमेंकूलम्ब भौतिकी का एक महत्वपूर्ण नियम है जो बताता है कि दो विद्युत आवेशों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बल है विद्युत आवेशों के मॉड्यूल के समानुपाती और दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है कि अलग करता है।
कूलम्ब का नियम और विद्युत बल
चार्ल्स ऑगस्टिन में कूलम्ब (१७३६-१८०६) एक फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी थे जो विद्युत आवेशों के बीच परस्पर क्रिया के बल का वर्णन करने वाले कानून का निर्धारण करने के लिए जिम्मेदार थे। इस उद्देश्य के लिए चार्ल्स कूलम्ब ने a. का प्रयोग किया मरोड़ संतुलन, उस पैमाने के समान जिसका उपयोग किया गया था हेनरी कैवेंडिश के स्थिरांक का निर्धारण करने के लिए सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण.
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हे प्रायोगिक उपकरण कूलम्ब द्वारा उपयोग किए जाने वाले में घूमने में सक्षम एक धातु की छड़ शामिल थी, जिसे चार्ज करने पर, उसी चिन्ह के विद्युत आवेशों के साथ चार्ज किए गए एक छोटे धातु के गोले द्वारा प्रतिकर्षित किया गया था। नीचे दिया गया आंकड़ा भौतिक विज्ञानी द्वारा उपयोग किए जाने वाले मरोड़ संतुलन का एक योजनाबद्ध दिखाता है:
विद्युत आवेशों के बीच परस्पर क्रिया के नियम को निर्धारित करने के लिए कूलम्ब द्वारा मरोड़ संतुलन का उपयोग किया गया था।
कूलम्ब का नियम सूत्र
इसके नियम के अनुसार, दो विद्युत आवेशित कणों के बीच का बल उनके आवेशों के परिमाण के समानुपाती होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। नीचे, हम प्रस्तुत करते हैं: गणितीय सूत्र कूलम्ब के नियम द्वारा वर्णित:
एफ - इलेक्ट्रोस्टैटिक बल (एन)
क0 - ढांकता हुआ निर्वात स्थिरांक (N.m²/C²)
क्यू - इलेक्ट्रिक चार्ज (सी)
क्या भ - परीक्षण विद्युत प्रभार (सी)
घ - आवेशों के बीच की दूरी (एम)
उपरोक्त सूत्र में, क0 एक आनुपातिकता स्थिरांक है जिसे इलेक्ट्रोस्टैटिक वैक्यूम स्थिरांक कहा जाता है, इसका मापांक लगभग होता है 9,0.109 एनएम²/सी².इसके अलावा, हम जानते हैं कि बहुत सारे संकेतबराबरी कापीछे हटाना जबकि का भार सिग्नलविपरीत आकर्षण, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:
समान चिन्ह प्रतिकर्षित करने वाले तथा विपरीत चिन्हों के आवेश आकर्षित करते हैं।
यह भी देखें: बिजली क्या है?
यह ध्यान देने योग्य है कि, भले ही भार के अलग-अलग मॉड्यूल हों, उनके बीच आकर्षण बल समान है, क्योंकि, के अनुसार न्यूटन का तीसरा नियम — कानून कार्य तथा प्रतिक्रिया — एक दूसरे पर आरोप लगाने वाला बल है बराबरी का में मापांक। ये में पाए जाते हैं वहीदिशा, तथापि, में होश विरोधी।
आकृति में महिला के बाल एक ही चिन्ह के आवेश से भरे हुए हैं और इसलिए एक दूसरे को पीछे हटाते हैं।
विद्युत बल का एक महत्वपूर्ण गुण यह है कि यह एक है वेक्टर महानताअर्थात इसे सदिशों का प्रयोग करके लिखा जा सकता है। वैक्टर हैं ओरिएंटेड स्ट्रेट्स वह उपहार मापांक, दिशा तथा समझ। इसलिए, उन मामलों में जहां दो या दो से अधिक विद्युत बल सदिश समानांतर या विपरीत नहीं हैं, यह आवश्यक है कि rules के नियम वेक्टर योग, किसी पिंड या कण पर शुद्ध विद्युत बल की गणना करने के लिए।
यह भी देखें: विद्युत क्षेत्र क्या है?
कूलम्ब का नियम ग्राफ
कूलम्ब का नियम कहता है कि दो आवेशित कणों के बीच विद्युत बल है व्युत्क्रमानुपाती उनके बीच की दूरी के वर्ग के समानुपाती। इस प्रकार, यदि दो विद्युत आवेश दूरी पर हैं घ, और उससे आधी दूरी पर मिलने आ जाओ (डी/2),उनके बीच विद्युत बल को चार गुना बढ़ाया जाना चाहिए (४एफ):
यदि हम दो आवेशों के बीच की दूरी को आधा कर दें, तो उनके बीच विद्युत बल चार गुना बढ़ जाता है।
मापांक q के दो भारों के बीच विद्युत बल संबंध दिखाने वाली एक तालिका देखें, जब अलग-अलग दूरी से अलग किया जाता है:
विद्युत शक्ति मॉड्यूल |
शुल्कों के बीच की दूरी |
एफ/25 |
घ/5 |
एफ/16 |
घ / 4 |
एफ/9 |
घ/3 |
एफ / 4 |
घ/2 |
एफ |
घ |
४एफ |
2डी |
9 फ |
३डी |
१६एफ |
4डी |
25F |
5डी |
कूलम्ब के नियम को बल बनाम दूरी के ग्राफ के रूप में रखने पर, हमारे पास निम्न रूप है:
कूलम्ब के नियम के उदाहरण
1) 1.0 μC और 2.0 mC के आवेश वाले दो विद्युत आवेशित कण 0.5 मीटर की दूरी पर निर्वात में अलग हो जाते हैं। आवेशों के बीच विद्यमान विद्युत बल का परिमाण ज्ञात कीजिए।
संकल्प:
आइए कूलम्ब के नियम का उपयोग आवेशों पर कार्य करने वाले विद्युत बल के परिमाण की गणना करने के लिए करें:
2) समान विद्युत आवेशों और मापांक q से आवेशित दो बिंदु कणों को d दूरी पर अलग किया जाता है। फिर, एक भार के मापांक को दोगुना (2q), दूसरे के मापांक को तिगुना करें (3q) और भार के बीच की दूरी को उनके बीच की प्रारंभिक दूरी (d/3) के एक तिहाई में बदलें। आवेशों के बीच विद्यमान प्रारंभिक और अंतिम विद्युत बलों के बीच का अनुपात निर्धारित करें।
कूलम्ब के नियम पर हल किए गए अभ्यास
1) समान विद्युत आवेश वाले दो आवेशित कण q, जो अविभाज्य तारों और नगण्य द्रव्यमान द्वारा समर्थित हैं, बलों के संतुलन में हैं, जैसा कि नीचे दिखाए गए चित्र में है:
यदि m = 0.005 kg प्रत्येक कण का द्रव्यमान है, तो ज्ञात कीजिए:
डेटा:
जी = 10 मीटर/से
क0 = 9.109 एनएम²/सी²
ए) विद्युत प्रतिकर्षण बल का मॉड्यूल जो भार पर कार्य करता है;
बी) कणों के विद्युत आवेशों का मापांक।
संकल्प:
क) कणों के बीच विद्युत बल के मापांक की गणना करने के लिए, कोणों के बीच निम्नलिखित समानता पर ध्यान देना आवश्यक है, आकृति का निरीक्षण करें:
हम कह सकते हैं कि दो त्रिभुजों (जिनकी भुजाएँ 4 और 3 और F और P की दूरी से बनती हैं) के कोण की स्पर्शरेखा समान है, और इसलिए हम निम्नलिखित गणना करते हैं:
ख) आवेशों के बीच विद्युत बल के मापांक की गणना करने के बाद, इसका मापांक निर्धारित करना संभव है, क्योंकि आवेश समान हैं:
मेरे द्वारा राफेल हेलरब्रॉक
