電気力:それは何ですか、そして式の使い方

電気力は、2つの電荷の周囲に電界が存在するために2つの電荷間に発生する引力または反発の相互作用です。

電気力を生み出す電荷の能力は、18世紀後半にフランスの物理学者シャルル・オーギュスタン・ド・クーロン(1736-1806)によって発見され、研究されました。

1780年頃、クーロンはねじり天秤を作成し、この楽器を使用して、力の強さを実験的に示しました。 相互作用する電荷の値に正比例し、距離の2乗に反比例します。 分離します。

電気力の公式

電気力の強さを表すクーロンの法則とも呼ばれる数式は次のとおりです。

ストレートFスペースはストレートKスペース分子に等しいオープン垂直バーストレートqと1つの添え字クローズ垂直バー 2つの下付き文字で垂直バーをまっすぐに開くq分母の上に垂直バーを閉じるrの正方形の端 分数

国際単位系(SI)では、電気力(F)の強さはニュートン(N)で表されます。

その用語1 そして何2 式のは、SI単位がクーロン(C)である電荷の絶対値に対応し、2つの電荷を隔てる距離(r)はメートル(m)で表されます。

比例定数(K)は、電荷が挿入される媒体に依存します。たとえば、真空中では、この項は静電定数(K)と呼ばれます。0)およびその値は9.10です9 Nm22.

詳細についてはクーロンの法則.

使用される電気力の式とその計算方法は何ですか?

クーロンによって作成された式は、2つの点電荷間の相互作用の強度を説明するために使用されます。 これらの電荷は、それらの間の距離と比較して寸法が無視できる帯電体です。

既存の力は引力の力であるため、電気引力は反対の符号を持つ電荷の間に発生します。 電気的反発は、反発力が作用するため、同じ符号の電荷が集まったときに発生します。

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電気強度を計算するには、 電荷 それらは考慮されず、それらの値のみが考慮されます。 次の例で電気力を計算する方法を参照してください。

例1:2つの帯電粒子、q1 = 3.0 x 10-6 Cとq2 = 5.0 x 10-6 C、および無視できる寸法は、互いに5cmの距離にあります。 それらが真空にあることを考慮して、電気力の強さを決定します。 静電定数Kを使用する0 = 9. 109 Nm22.

解決:電気力を求めるには、静電定数と同じ単位の式でデータを適用する必要があります。

距離はセンチメートルで指定されていますが、定数はメートルであるため、最初のステップは距離の単位を変換することです。

1スペースcmスペースはスペース1に等しい100ストレートスペースm5スペースcmスペースはスペース5に等しい100ストレートスペースmは0コンマに等しい05ストレートスペースm

次のステップは、数式の値を置き換えて、電気力を計算することです。

ストレートFスペースはストレートK分子スペースに等しいオープン垂直バーストレートqと1つの添え字クローズ垂直バーオープン垂直バー 下付き文字が2つある直線qは、分母の上の垂直バーを閉じます。直線r分数の二乗端直線F空間はスペース9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 分母の上にまっすぐなmの2乗まっすぐなCの2乗分数の端。 分子の左括弧3コンマ0平方スペースxスペース10のマイナス乗6指数平方スペースの終わりC右括弧スペース。 左括弧5コンマ0平方スペースxスペース10から指数平方スペースのマイナス6の終わりまでC右括弧 分母の左括弧0コンマ05ストレートスペースm右括弧の二乗端数の端ストレートFスペース9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 分母の上にまっすぐなmの2乗まっすぐなCの2乗分数の端。 分子15コンマ0ストレートスペースxスペース10の累乗マイナス6プラス左括弧マイナス6右括弧の終わり 指数直線空間Cの分母の2乗0コンマ0025直線空間m分数の2乗端直線F空間9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 直線上での対角線の三振m分母の上の三振の四角い端分数の三振の端の真っ直ぐなCの四角い端の上の対角線上での三振。 分子15コンマ0スペース。 スペース10のマイナス12の累乗指数スペースの端は、分母0のコンマ上のストライクアウトのまっすぐなCの2乗の端の上で斜め上向きに交差します 0025スペースは、分母0の上の分子135スペースに等しい分数ストレートFスペースの交差した端のまっすぐなmの正方形の端の上に斜め上に交差しました コンマ0025分数スペースの終わり。109の累乗に左括弧を引いたものから12の右括弧を引いたもの。54000に等しい直線指数N直線Fスペースの終わり。 スペース。 スペース10の指数ストレートスペースNのマイナス3乗ストレートFスペース54ストレートスペースNに等しい

電荷に作用する電気力の強さは54Nであるという結論に達しました。

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例2:点Aと点Bの間の距離は0.4 mで、荷重Qは両端にあります。1 とQ2. 3回目の充電Q3、Qから0.1mの位置に挿入されました1.

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Qの正味の力を計算します3 知っています:

  • Q1 = 2.0 x 10-6 Ç
  • Q2 = 8.0 x 10-6 Ç
  • Q3 = – 3.0 x 10-6 Ç
  • K0 = 9. 109 Nm22

解決:この例を解くための最初のステップは、一度に2つの電荷間の電気力の強さを計算することです。

Q間の引力を計算することから始めましょう1 とQ3.

ストレートFスペースはストレートKに等しく、添え字分子スペースは0です。ストレートqは添え字が1つあります。垂直バーを閉じます。垂直バーを開きます。 上付き文字が3つあるストレートqは、分母dの垂直バーを閉じます。分数の1乗された下付き文字の端はスペース9に等しいストレートFスペースです。 スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 分母の上にまっすぐなmの2乗まっすぐなCの2乗分数の端。 分子の左括弧2コンマ0平方スペースxスペース10のマイナス乗6指数平方スペースの終わりC右括弧スペース。 左括弧3コンマ0平方スペースxスペース10のマイナス6の累乗指数平方スペースC右括弧の終わり 分母の左括弧0コンマ1平方スペースm右括弧の2乗端数の端直線Fスペース9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 分母の上にまっすぐなmの2乗まっすぐなCの2乗分数の端。 分子6コンマ0ストレートスペースxスペース10の累乗マイナス6プラス左括弧マイナス6右括弧の終わり 分母を二乗した指数直線空間C0コンマ01直線空間m分数の二乗端直線F空間9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 直線上での対角線の三振m分母の上の三振の四角い端分数の三振の端の真っ直ぐなCの四角い端の上の対角線上での三振。 分子6コンマ0スペース。 スペース10のマイナス12の累乗指数スペースの端は、分母0のコンマ上のストライクアウトのまっすぐなCの2乗の端の上で斜め上向きに交差します 01スペースは、まっすぐなmの四角い端の上に斜め上に交差しました。分数のまっすぐなFスペースの交差した端は、分子に等しい54スペースは分母0の上にあります。 コンマ01分数スペースの終わり。109の累乗に左括弧を引いたものから12の右括弧を引いたもの。5400に等しい直線指数N直線Fスペースの終わり。 スペース。 スペース10の指数ストレートスペースのマイナス3乗NストレートFスペース5コンマ4ストレートスペースN

ここで、Q間の引力を計算します。3 とQ2.

線の間の合計距離の場合 上付きスラッシュ付きのAB は0.4m、Q3 Aから0.1mの位置にあります。つまり、Q間の距離は3 とQ2 0.3メートルです。

ストレートFスペースがストレートKに等しく、添え字が0の分子スペースが垂直バーを開くストレートqが3つの添え字を閉じる垂直バーを開く垂直バー 2つの下付き文字が付いたストレートqは、スペース9に等しい分数のストレートFスペースの2つの下付き文字の2乗された端を持つストレート分母dの垂直バーを閉じます スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 分母の上にまっすぐなmの2乗まっすぐなCの2乗分数の端。 分子の左括弧3コンマ0平方スペースxスペース10のマイナス乗6指数平方スペースの終わりC右括弧スペース。 左括弧8カンマ0直線スペースxスペース10のマイナス6の累乗指数直線スペースの終わりC右括弧 分母について左括弧0コンマ3直線スペースm右括弧の二乗端数の端直線Fスペース9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 分母の上にまっすぐなmの2乗まっすぐなCの2乗分数の端。 分子24コンマ0ストレートスペースxスペース10の累乗マイナス6プラス左括弧マイナス6右括弧の終わり 分母を二乗した指数直線空間C0コンマ09直線空間m分数の二乗端直線F空間9に等しい スペース。 スペース10の9乗の直線分子スペースN。 直線上での対角線の三振m分母の上の三振の四角い端分数の三振の端の真っ直ぐなCの四角い端の上の対角線上での三振。 分子24コンマ0スペース。 スペース10のマイナス12の累乗指数スペースの端は、分母0のコンマ上のストライクアウトのまっすぐなCの2乗の端の上で斜め上向きに交差します 09スペースは、分母0コンマ上の分子216に等しい分数ストレートFスペースの交差した端のまっすぐなmの正方形の端の上に斜め上に交差しました 09分数スペースの終わり。109の累乗に左括弧を引いたものから12の右括弧を引いたもの。2400スペースに等しい直線指数N直線Fスペースの終わり。 スペース10の指数ストレートスペースNのマイナス3乗コンマ4ストレートスペースNに等しいストレートFスペース

荷重間の引力の値から、結果として生じる力を次のように計算できます:

ストレートR添え字スペースのあるストレートFは、13添え字スペースのあるストレートスペースFから23ストレート添え字のあるストレートスペースFを引いたものに等しいストレートr添え字のあるストレートF スペース5コンマ4スペースストレートNスペースマイナススペース2コンマ4ストレートスペースNストレートF、スペース3スペースに等しいストレートr添え字スペース ストレートN

結果として生じる電気力Q1 とQ2 Qに及ぼす3 は3Nです。

知識のテストを続けるには、次のリストが役立ちます。

  • クーロンの法則-演習
  • 電荷-演習
  • 静電気-演習
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