THE zakonuCoulomb je važan zakon fizike koji kaže da je elektrostatička sila između dva električna naboja proporcionalno modulu električnih naboja i obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti koju odvaja.
Coulombov zakon i električna sila
Charles Augustin u Coulomb (1736. - 1806.) bio je francuski fizičar odgovoran za utvrđivanje zakona koji opisuje silu interakcije između električnih naboja. U tu svrhu Charles Coulomb koristio je a torziona vaga, slično ljestvici koju je koristio Henry Cavendish odrediti konstantu od univerzalna gravitacija.
Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)
O eksperimentalni aparat koju je koristio Coulomb sastojao se od metalne šipke sposobne za okretanje, koja se prilikom punjenja odbijala malom metalnom kuglom nabijenom električnim nabojima istog znaka. Donja slika prikazuje shemu torzijske vage koju koristi fizičar:
Torzijsku vagu Coulomb je koristio za određivanje zakona interakcije između električnih naboja.
Coulomb-ova zakonska formula
Prema njegovom zakonu, sila između dviju električno nabijenih čestica izravno je proporcionalna veličini njihovih naboja i obrnuto je proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih. U nastavku predstavljamo
matematička formula opisan Coulombovim zakonom:
F - elektrostatička sila (N)
k0 - dielektrična vakuumska konstanta (N.m² / C²)
P - električni naboj (C)
što - ispitivanje električnog naboja (C)
d - udaljenost između punjenja (m)
U gornjoj formuli, k0 je konstanta proporcionalnosti koja se naziva elektrostatička vakuumska konstanta, njen modul je približno 9,0.109 N.m² / C².Također, znamo da je hrpa od signaljednakotjerati dok su opterećenja od signaliSuprotnosti se privlače, kao što je prikazano na donjoj slici:
Naboji za znak jednakosti odbijaju se, a optužbe za suprotne znakove privlače.
Vidi i ti: Što je električna energija?
Vrijedno je napomenuti da, čak i ako opterećenja imaju različite module, sila privlačenja između njih je jednaka, budući da je, prema Newtonov 3. zakon - zakon od akcijski i reakcija - sila koju optužbe čine jedna protiv druge jednak u modul. Oni se nalaze u istismjermeđutim u osjetila suprotnosti.
Kosa žene na slici opterećena je nabojem istog znaka i stoga se odbija.
Važno svojstvo električne sile je da je a Vektorska veličina, odnosno može se napisati pomoću vektora. Vektori su orijentirane ravne taj sadašnji modul, smjer i osjećaj. Stoga, u slučajevima kada dva ili više vektora električne sile nisu paralelni ili suprotni, potrebno je primijeniti pravila vektorski zbroj, kako bi se izračunala neto električna sila na tijelo ili česticu.
Vidi i ti: Što je električno polje?
Coulomb-ov zakon graf
Coulombov zakon kaže da je električna sila između dviju nabijenih čestica obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti između njih. Dakle, ako su dva električna naboja na udaljenosti d, i dođite se naći na pola te udaljenosti (d / 2), električna sila između njih mora se povećati za četiri puta (4F):
Ako udaljenost između dva naboja smanjimo za pola, električna sila između njih povećava se za četiri puta.
Pogledajte tablicu koja prikazuje odnos električne sile između dva opterećenja modula q, kada su odvojena različitim udaljenostima:
elektroenergetski modul |
Udaljenost između naboja |
Ž / 25 |
d / 5 |
F / 16 |
d / 4 |
Ž / 9 |
d / 3 |
F / 4 |
d / 2 |
F |
d |
4F |
2d |
9F |
3d |
16F |
4d |
25F |
5d |
Stavljajući Coulombov zakon u oblik grafa sile nasuprot udaljenosti, imamo sljedeći oblik:
Primjeri Coulomb-ovog zakona
1) Dvije električno nabijene čestice, s nabojima od 1,0 μC i 2,0 mC, odvojene su u vakuumu na udaljenosti od 0,5 m. Odredite veličinu električne sile koja postoji između naboja.
Rješenje:
Upotrijebimo Coulombov zakon za izračunavanje veličine električne sile koja djeluje na naboje:
2) Dvije točkaste čestice nabijene jednakim električnim nabojima i modulom q razdvojene su na udaljenosti d. Zatim udvostručite (2q) modul jednog od opterećenja, utrostručite modul drugog (3q) i promijenite udaljenost između tereta na jednu trećinu početne udaljenosti između njih (d / 3). Odredite omjer između početne i konačne električne sile koja postoji između naboja.
Riješene vježbe o Coulombovom zakonu
1) Dvije nabijene čestice s identičnim električnim nabojima q, poduprte nerastegljivim žicama i zanemarivom masom, u ravnoteži su sila, kao na donjoj slici:
Ako je m = 0,005 kg masa svake od čestica, odredite:
Podaci:
g = 10 m / s²
k0 = 9.109 N.m² / C²
a) modul sile električne odbojnosti koja djeluje na opterećenja;
b) modul električnih naboja čestica.
Razlučivost:
a) Da bi se izračunao modul električne sile između čestica, potrebno je uočiti sljedeću sličnost među kutovima, promatraj sliku:
Možemo reći da je tangenta kuta θ dvaju trokuta (čije stranice čine udaljenost 4 i 3 i F i P) jednaka, pa radimo sljedeći izračun:
b) Izračunavanjem modula električne sile između naboja, moguće je odrediti njezin modul, budući da su naboji identični:
Ja, Rafael Helerbrock
