įstatymasįKulonas yra svarbus fizikos dėsnis, teigiantis, kad elektrostatinė jėga tarp dviejų elektrinių krūvių yra proporcingas elektrinių krūvių moduliui ir atvirkščiai proporcingas atstumo kvadratui, kurį atskiria.
Kulono dėsnis ir elektrinė jėga
Charlesas Augustinas į Kulonas (1736-1806) buvo prancūzų fizikas, atsakingas už įstatymo, apibūdinančio elektros krūvių sąveikos jėgą, nustatymą. Šiam tikslui Charlesas Coulombas naudojo a sukimo pusiausvyra, panaši į naudotą skalę Henris Kavendišas nustatyti konstantą visuotinė traukos jėga.
O eksperimentinis aparatas Coulombo naudojamas metalinis strypas, galintis pasisukti, kurį įkraunant atrėmė maža metalinė sfera, įkrauta to paties ženklo elektros krūviais. Žemiau pateiktame paveiksle parodyta fiziko naudojama sukimo pusiausvyros schema:
Sukimo balansą Coulombas naudojo nustatydamas elektros krūvių sąveikos dėsnį.
Kulono dėsnio formulė
Pagal jo dėsnį jėga tarp dviejų elektra įkrautų dalelių yra tiesiogiai proporcinga jų krūvių dydžiui ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Žemiau pateikiame
matematinė formulė aprašytas Kulono įstatyme:
F - elektrostatinė jėga (N)
k0 - dielektrinė vakuumo konstanta (N.m² / C²)
Klausimas - elektros krūvis (C)
ką - bandomasis elektros krūvis (C)
d - atstumas tarp krūvių (m)
Aukščiau pateiktoje formulėje k0 yra proporcingumo konstanta, vadinama elektrostatine vakuumo konstanta, jos modulis yra apytiksliai 9,0.109 N.m² / C². Be to, mes žinome, kad daugybė signalaslygusatstumti o kroviniai signaluspriešingybės traukia, kaip parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje:
Mokesčiai už lygybės ženklą atbaido, o priešingų ženklų mokesčiai traukia.
Taip pat žiūrėkite: Kas yra elektra?
Verta paminėti, kad net jei kroviniai turi skirtingus modulius, traukos jėga tarp jų yra lygi, nes, pasak 3-asis Niutono dėsnis - veiksmas ir reakcija - jėga, kurią kaltinimai daro vienas kitam lygus į modulis. Tai yra tas patskryptisvis dėlto jusles priešingybės.
Paveiksle esančios moters plaukai yra apkrauti to paties ženklo įkrova, todėl atstumia vienas kitą.
Svarbi elektros jėgos savybė yra tai, kad ji yra a Vektorių didybė, tai yra, jis gali būti parašytas naudojant vektorius. Vektoriai yra orientuotas tiesias kad dabartis modulis, kryptis ir prasme. Todėl tais atvejais, kai du ar daugiau elektros jėgos vektorių nėra lygiagrečiai ar priešingi, būtina, kad vektorinė suma, siekiant apskaičiuoti kūno ar dalelės grynąją elektros jėgą.
Taip pat žiūrėkite: Kas yra elektrinis laukas?
Kulono dėsnio grafikas
Coulombo įstatymas teigia, kad elektros jėga tarp dviejų įkrautų dalelių yra atvirkščiai proporcingas atstumo tarp jų kvadratui. Taigi, jei du elektros krūviai yra per atstumą dir ateikite susitikti per pusę to atstumo (d / 2), elektrinė jėga tarp jų turėtų būti padidinta keturis kartus (4F):
Jei perpus sumažinsime atstumą tarp dviejų krūvių, elektrinė jėga tarp jų padidės keturis kartus.
Peržiūrėkite lentelę, kurioje parodyta elektrinės jėgos santykis tarp dviejų modulio q apkrovų, atskirtų skirtingais atstumais:
elektros energijos modulis |
Atstumas tarp mokesčių |
F / 25 |
d / 5 |
F / 16 |
d / 4 |
F / 9 |
d / 3 |
F / 4 |
d / 2 |
F |
d |
4F |
2d |
9F |
3d |
16F |
4d |
25F |
5d |
Pateikdami Kulono dėsnį jėgos ir atstumo grafiko pavidalu, turime tokią formą:
Kulono dėsnio pavyzdžiai
1) Dvi elektra įkrautos dalelės, kurių įkrovos yra 1,0 μC ir 2,0 mC, vakuume atskiriamos 0,5 m atstumu. Nustatykite tarp krūvių esančios elektros jėgos dydį.
Rezoliucija:
Panaudokime Coulombo dėsnį, kad apskaičiuotume krūvius veikiančios elektros jėgos dydį:
2) D taško dalelės, įkrautos vienodais elektriniais krūviais ir modulio q, yra atskirtos atstumu d. Tada padvigubinkite (2q) vienos apkrovos modulį, trigubinkite kitos (3q) modulį ir pakeiskite atstumą tarp apkrovų į trečdalį pradinio atstumo tarp jų (d / 3). Nustatykite santykį tarp pradinių ir galutinių elektrinių jėgų, esančių tarp krūvių.
Išspręsta Kulono dėsnio pratybos
1) Dvi įkrautos dalelės, turinčios vienodus elektrinius krūvius q, palaikomos neištiestais laidais ir nereikšminga mase, yra jėgų pusiausvyroje, kaip parodyta toliau pateiktame paveiksle:
Jei m = 0,005 kg yra kiekvienos dalelės masė, nustatykite:
Duomenys:
g = 10 m / s²
k0 = 9.109 N.m² / C²
a) apkrovoms veikiančios elektrinės atstūmimo jėgos modulis;
b) dalelių elektrinių krūvių modulis.
Rezoliucija:
a) Norint apskaičiuoti elektrinės jėgos modulį tarp dalelių, reikia pastebėti tokį kampų panašumą, atkreipkite dėmesį į paveikslą:
Galime sakyti, kad dviejų trikampių (kurių kraštus sudaro 4 ir 3 atstumai, F ir P) kampo θ liestinė yra lygi, todėl mes atliekame tokį skaičiavimą:
b) Apskaičiavus elektros jėgos modulį tarp krūvių, galima nustatyti jo modulį, nes krūviai yra vienodi:
Mano. Rafaelis Helerbrockas
