Električna sila je interakcija privlačenja ili odbijanja koja nastaje između dva naboja zbog postojanja električnog polja oko njih.
Sposobnost naboja za stvaranje električnih sila otkrio je i proučavao francuski fizičar Charles Augustin de Coulomb (1736. - 1806.) krajem 18. stoljeća.
Oko 1780. godine Coulomb je stvorio torzijsku ravnotežu i s tim je instrumentom eksperimentalno pokazao da intenzitet sile je izravno proporcionalan vrijednosti električnih naboja koji djeluju i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti koja je odvaja.
Formula električne sile
Matematička formula, koja se naziva i Coulombov zakon, a koja izražava intenzitet električne sile, je:
U Međunarodnom sustavu jedinica (SI), intenzitet električne sile (F) izražava se u njutnima (N).
Pojmovi koji1 i što2 formule odgovaraju apsolutnim vrijednostima električnih naboja, čija je SI jedinica kulon (C), a udaljenost koja razdvaja dva naboja (r) predstavljena je u metrima (m).
Konstanta proporcionalnosti (K) ovisi o mediju u koji su umetnuti naboji, na primjer, u vakuumu se taj pojam naziva elektrostatička konstanta (K
0), a vrijednost mu je 9,109 Nm2/ Ç2.Nauči više oCoulombov zakon.
Za što se koristi formula električne sile i kako je izračunati?
Formula koju je stvorio Coulomb koristi se za opisivanje intenziteta međusobne interakcije između dviju točkastih naboja. Ti su naboji elektrificirana tijela čija su dimenzija zanemariva u usporedbi s udaljenostom između njih.
Električno privlačenje događa se između naboja koji imaju suprotne predznake, jer je postojeća sila privlačenja. Električna odbojnost nastaje kad se naboji istog predznaka spoje, jer na njih djeluje odbojna sila.
Da bi se izračunala električna sila signali električni naboji oni se ne uzimaju u obzir, samo njihove vrijednosti. Pogledajte kako izračunati električnu silu na sljedećim primjerima.
Primjer 1: Dvije naelektrizirane čestice, q1 = 3,0 x 10-6 C i q2 = 5,0 x 10-6 C i neznatnih dimenzija nalaze se na udaljenosti od 5 cm jedna od druge. Odredite snagu električne sile s obzirom da su u vakuumu. Koristite elektrostatičku konstantu K0 = 9. 109 Nm2/ Ç2.
Riješenje: Da bi se pronašla električna sila, podaci se moraju primijeniti u formuli s istim jedinicama kao i elektrostatička konstanta.
Imajte na umu da je udaljenost dana u centimetrima, ali konstanta je metar, pa je prvi korak transformiranje jedinice udaljenosti.
Sljedeći je korak zamjena vrijednosti u formuli i izračunavanje električne sile.
Došli smo do zaključka da je intenzitet električne sile koja djeluje na naboje 54 N.
Možda će vas također zanimatielektrostatika.
Primjer 2: Udaljenost između točaka A i B je 0,4 m, a opterećenja Q nalaze se na krajevima1 i Q2. Treće punjenje, Q3, umetnuta je u točku koja je udaljena 0,1 m od Q1.
Izračunajte neto silu na Q3 znajući da:
- P1 = 2,0 x 10-6 Ç
- P2 = 8,0 x 10-6 Ç
- P3 = - 3,0 x 10-6 Ç
- K0 = 9. 109 Nm2/ Ç2
Riješenje: Prvi korak u rješavanju ovog primjera je izračun snage električne sile između dva naboja odjednom.
Krenimo od izračunavanja sile privlačenja između Q1 i Q3.
Sada izračunavamo silu privlačenja između Q3 i Q2.
Ako je ukupna udaljenost između crte je 0,4 m i Q3 nalazi se na 0,1 m od A, što znači da je udaljenost između Q3 i Q2 iznosi 0,3 m.
Iz vrijednosti sila privlačenja između tereta možemo izračunati rezultirajuću silu na sljedeći način:
Došli smo do zaključka da rezultirajuća električna sila koja Q1 i Q2 vršiti na Q3 je 3 N.
Da biste nastavili testirati svoje znanje, pomoći će vam sljedeći popisi:
- Coulomb-ov zakon - vježbe
- Električni naboj - vježbe
- Elektrostatika - vježbe
