THE ელექტრული ძალა არის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება, როდესაც ორი ელექტრული მუხტი ურთიერთქმედებს ერთმანეთის ელექტრულ ველებთან. ჩვენ ვიანგარიშებთ მის ინტენსივობას გამოყენებით კულონის კანონი.
მისი მიმართულება არის მუხტების შეერთების წარმოსახვითი ხაზის მიხედვით, ხოლო მიმართულება იცვლება ელექტრული მუხტების ნიშნების მიხედვით. ასე როდის \(q\geq0\), ძალებს შორის მიმართულება მიმზიდველია. Მაგრამ როდესაც \(q<0\), ძალებს შორის მიმართულება მომგებიანია.
კულონის კანონი, გარდა იმისა, რომ გამოიყენება ძალის გამოთვლაში, აკავშირებს ამ ელექტროსტატიკურ ძალას კვადრატულ მანძილს შორის მუხტებსა და გარემოს, რომელშიც ისინია ჩასმული. ელექტრული ძალის მოქმედება შეიძლება ვიპოვოთ ენერგიის რაოდენობით, რომელიც ელექტრული მუხტი საჭიროა ერთი ადგილიდან მეორეზე გადასვლა, არჩეული მარშრუტის მიუხედავად.
წაიკითხეთ ასევე: როგორ მუშაობს ელექტრული მუხტების მოძრაობა?
ელექტროენერგიის შეჯამება
ელექტრული ძალა ეხება ელექტრულ მუხტებს შორის ურთიერთქმედებას.
ელექტრული ძალის მიმართულება იგივეა, რაც ელექტრული მუხტების დამაკავშირებელი წარმოსახვითი ხაზი. მიმზიდველი ან ამაღელვებელი მუხტის ნიშნებიდან გამომდინარე და მისი ინტენსივობა გამოითვლება კანონით კულონი.
კულონის კანონი ელექტრული ძალის სიდიდეს უკავშირებს ორ ელექტრულ მუხტს შორის მანძილს.
მსგავსი ნიშნების ელექტრული მუხტები იზიდავს ერთმანეთს. საპირისპირო ნიშნების მქონე მუხტები ერთმანეთს მოგერიებენ.
სამუშაო შეიძლება გამოითვალოს იმ „ძალისხმევით“, რომელსაც ელექტრული მუხტი აკეთებს ერთი წერტილიდან მეორეზე გადასაადგილებლად.
რა არის და რა არის ელექტრული ძალის წარმოშობა?
ელექტროსტატიკური ძალა, რომელსაც ჩვეულებრივ ელექტრულ ძალას უწოდებენ, არის ოთხის ნაწილი სამყაროს ფუნდამენტური ურთიერთქმედებაძლიერ ბირთვულ, სუსტ ბირთვულ და გრავიტაციულ ძალებთან ერთად. ის ჩნდება ყოველთვის, როდესაც არის ელექტრული ველი, რომელშიც ელექტრული მუხტია.
ელექტრული ძალის ორიენტაცია შემდეგია:
მიმართულება: ელექტრული მუხტების დამაკავშირებელი წარმოსახვითი ხაზის პარალელურად.
გრძნობა: მიმზიდველი, თუ მუხტებს აქვთ ერთი და იგივე ნიშანი, ან მომგერიებელი, თუ მუხტებს აქვთ საპირისპირო ნიშნები.
ინტენსივობა: გამოითვლება კულონის კანონით.
კულონის კანონი
კულონის კანონი არის ფიზიკური პრინციპი, რომელიც პასუხისმგებელია ელექტროსტატიკურ ძალასა და იმავე გარემოში ჩაძირულ ორ ელექტრულ მუხტს შორის კავშირზე. იგი შეიმუშავა ჩარლზ-ავგუსტინ დე კულონი (1736-1806) 1785 წ.
Იქ არის პროპორციულობის ურთიერთობა ძალასა და დატვირთვას შორის, მაგრამ ძალა უკუპროპორციულია მანძილის კვადრატის, ანუ თუ გავაორმაგებთ მანძილს, ძალა მცირდება. \(\frac{1}{4}\) მისი ორიგინალური ღირებულებით.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\მარჯვნივ|\ e\მარცხნივ| Q_2\მარჯვნივ|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
აღსანიშნავია, თუ რა მნიშვნელობა აქვს ელექტრული მუხტების ნიშანს მოქმედი ძალის მიმართულების განსაზღვრაში. მათ შორის, მიმზიდველი საპირისპირო ნიშნების მქონე მუხტებისთვის და საძაგელი, როცა მუხტებს აქვთ საპირისპირო ნიშნები. უდრის.
კულონის კანონის ფორმულა წარმოდგენილია:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) არის ელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონში [N].
\(\მარცხნივ| Q_1\მარჯვნივ|\) და \(\მარცხნივ| Q_2\მარჯვნივ|\) არის ნაწილაკების მუხტის მოდულები, რომლებიც იზომება კულონში \([Ç]\).
დ არის მანძილი მუხტებს შორის, იზომება მეტრებში [მ].
კ არის საშუალო ელექტროსტატიკური მუდმივი, რომელიც იზომება \({\ მარცხნივ (N\ბგერა m\მარჯვნივ)^2/C}^2\).
დაკვირვება: ელექტროსტატიკური მუდმივი იცვლება იმ გარემოს მიხედვით, რომელშიც მუხტებია.
→ ვიდეო გაკვეთილი კულონის კანონის შესახებ
ელექტრული ძალის მუშაობა
სამუშაო არის ძალის გამოყენება გადაადგილებისთვის და არარელევანტურია, რომელი გზა გაიარეს, თუ ისინი იმავე წერტილიდან იმავე ადგილისკენ იწყებენ.
ამის გათვალისწინებით, ელექტრული ძალის მუშაობადამოკიდებულია ელექტრულ მუხტზე მიმართულ ძალაზე გადაკვეთა მანძილი 1 წერტილიდან მე-2 წერტილამდე, როგორც ნაჩვენებია სურათზე.
ჩვენ ვიანგარიშებთ სამუშაოს ფორმულის გამოყენებით:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
ვ არის სამუშაო, რომელიც იზომება ჯოულებში \([J]\).
დ არის გადაადგილებული მანძილი, რომელიც იზომება მეტრებში \([მ]\).
θ არის კუთხე შორის \(\vec{F}e\ d,\), იზომება გრადუსით.
წაიკითხეთ ასევე: ელექტროსტატიკა - ფიზიკის სფერო, რომელიც განკუთვნილია დასვენების დროს მუხტების შესასწავლად
ელექტრული ძალა და ელექტრული ველი
THE ელექტრული ველი ხდება ელექტრული მუხტის ან ელექტრიფიცირებული ზედაპირის სიახლოვეს, რაც მუხტების შინაგანი თვისებაა. THE ელექტრული ძალა წარმოიქმნება ელექტრულ ველებს შორის ურთიერთქმედების დროს მინიმუმ ორი ელექტრული მუხტი, როგორც ნაჩვენებია სურათზე.
რაც შეეხება ელექტრული ველის ორიენტაციას ელექტრული ძალის მიმართ:
მიმართულება: იგივეა, რაც ელექტრული ძალა, ანუ ელექტრული მუხტების შეერთების ხაზის პარალელურად.
გრძნობა: იგივე ძალის თუ \(q\geq0\), მაგრამ ძალის საპირისპირო თუ \(q<0\).
ინტენსივობა: გამოითვლება ელექტრული ველის ფორმულით ან ფორმულით, რომელიც აკავშირებს ელექტრულ ძალასა და ელექტრულ ველს, აღწერილია ქვემოთ:
\(\vec{F}=\მარცხნივ|q\მარჯვნივ|\bullet\vec{E}\)
ქ არის ელექტრული მუხტი, რომელიც იზომება კულონებში \([Ç]\).
\(\vec{E}\) არის ელექტრული ველი, რომელიც იზომება \([N/C]\).
→ ვიდეო გაკვეთილი ელექტრულ ველზე
ელექტრული ძალაზე ამოხსნილი სავარჯიშოები
კითხვა 1
(Mack-SP) წერტილი ელექტრო მუხტი \(q=4.0\\mu C\), რომელიც მოთავსებულია ვაკუუმში P წერტილში, ექვემდებარება სიდიდის ელექტრულ ძალას \(1.2\ N\). ელექტრული ველი ამ წერტილში P აქვს სიდიდე:
) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
ბ) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
ჩ) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
დ) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
და) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
რეზოლუცია:
ალტერნატივა ა
როგორც განცხადებაში მოცემულია ძალის მნიშვნელობა და მოთხოვნილი ველი, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ფორმა, რომელიც ეხება ორივეს:
\(\vec{F}=\მარცხნივ|q\მარჯვნივ|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\მარცხნივ|4,0\ \mu\მარჯვნივ|\bullet\vec{E}\)
ამის გახსენება \(\mu={10}^{-6}\), ჩვენ გვაქვს:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
კითხვა 2
არის ელექტრული მუხტი \(2.4\bullet{10}^{-4}\ C\) ელექტრულ ველში \(6\bullet{10}^4\N/C\) რომელიც ველის ღერძის პარალელურად 50 სმ-ით მოძრაობს. რა სამუშაოს ასრულებს დატვირთვა?
)\(W=-7.2\ J\)
ბ)\(W=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
ჩ)\(W=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
დ)\(W=14.4\ J\)
და) \(W=7.2\ J\)
რეზოლუცია:
ალტერნატივა ე
ფორმულის გამოყენებით, რომელიც აკავშირებს სამუშაოსა და ელექტრო ძალას:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
ვინაიდან ელექტრული ძალა არ იყო მოცემული, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ ელექტრული ველის და მუხტის გამოყენებით. შეგახსენებთ, რომ რადგან მუხტი დადებითია, მისი ძალა და ველი ერთი და იგივე მიმართულებითაა, ამიტომ კუთხე ძალასა და გადაადგილებულ მანძილს შორის არის 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\ J\)
პამელა რაფაელა მელოს მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი
