likumuiekšāKulons ir svarīgs fizikas likums, kas nosaka, ka elektrostatiskais spēks starp diviem elektriskiem lādiņiem ir proporcionāls elektrisko lādiņu modulim un apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam atdala.
Kulona likums un elektriskais spēks
Čārlzs Augustins iekšā Kulons (1736-1806) bija franču fiziķis, kurš bija atbildīgs par likuma noteikšanu, kas raksturo elektrisko lādiņu mijiedarbības spēku. Šim nolūkam Čārlzs Kulombs izmantoja a vērpes līdzsvars, līdzīga skalai, kuru izmantoja Henrijs Kavendišs lai noteiktu konstantu universālā gravitācija.
O eksperimentālais aparāts ko izmantoja Kulons, sastāvēja no rotējoša metāla stieņa, kuru uzlādējot atvairīja maza metāla sfēra, kas uzlādēta ar vienas un tās pašas zīmes elektriskajiem lādiņiem. Zemāk redzamajā attēlā parādīta fizikas izmantotā vērpes līdzsvara shēma:
Torons līdzsvaru izmantoja Kulons, lai noteiktu elektrisko lādiņu mijiedarbības likumu.
Kulona likuma formula
Saskaņā ar tās likumu spēks starp divām elektriski uzlādētām daļiņām ir tieši proporcionāls to lādiņu lielumam un ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tām. Zemāk mēs piedāvājam
matemātiskā formula aprakstīts Kulona likumā:
F - elektrostatiskais spēks (N)
k0 - dielektriskā vakuuma konstante (N.m² / C²)
J - elektriskā lādiņa (C)
kas - testa elektriskā lādiņa (C)
d - attālums starp lādiņiem (m)
Iepriekšminētajā formulā k0 ir proporcionalitātes konstante, ko sauc par elektrostatisko vakuuma konstanti, tās modulis ir aptuveni 9,0.109 N.m² / C². Mēs arī zinām, ka slodzes signālsvienādsatvairīt kamēr slodzes signāluspretpoli pievelkas, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā:
Maksa par vienādības zīmi atgrūž, un pretējo zīmju maksa piesaista.
Skatiet arī: Kas ir elektrība?
Ir vērts atzīmēt, ka pat tad, ja slodzēm ir dažādi moduļi, pievilkšanās spēks starp tiem ir vienāds, jo saskaņā ar Ņūtona 3. likums - darbība un reakcija - spēks, ko viens otram rada apsūdzības, ir vienāds iekšā modulis. Tie ir atrodami tāpatvirzienutomēr maņas pretstati.
Attēlā redzamās sievietes mati ir noslogoti ar vienu un to pašu zīmi, tāpēc viens otru atgrūž.
Svarīga elektriskā spēka īpašība ir tā, ka tas ir a Vektoru varenība, tas ir, to var uzrakstīt, izmantojot vektorus. Vektori ir orientētas taisnas ka klāt modulis, virzienu un jēga. Tāpēc gadījumos, kad divi vai vairāki elektriskā spēka vektori nav paralēli vai pretēji, ir nepieciešams, lai vektoru summa, lai aprēķinātu tīro elektrisko spēku uz ķermeni vai daļiņu.
Skatiet arī: Kas ir elektriskais lauks?
Kulona likuma grafiks
Kulona likums nosaka, ka elektriskais spēks starp divām uzlādētām daļiņām ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem. Tādējādi, ja divi elektriskie lādiņi atrodas attālumā d, un nāc satikt pusi no šī attāluma (d / 2), elektriskais spēks starp tiem jāpalielina četras reizes (4F):
Ja mēs samazinām attālumu starp diviem lādiņiem uz pusi, elektriskais spēks starp tiem palielinās četras reizes.
Pārbaudiet tabulu, kurā parādīta elektriskā spēka attiecība starp divām moduļa q slodzēm, ja tās atdala dažādi attālumi:
elektrības barošanas modulis |
Attālums starp lādiņiem |
F / 25 |
d / 5 |
F / 16 |
d / 4 |
F / 9 |
d / 3 |
F / 4 |
d / 2 |
F |
d |
4F |
2.d |
9F |
3d |
16F |
4.d |
25F |
5.d |
Saliekot Kululomba likumu spēka un attāluma grafika formā, mums ir šāda forma:
Kulona likuma piemēri
1) Divas elektriski uzlādētas daļiņas, kuru lādiņš ir 1,0 μC un 2,0 mC, vakuumā atdala 0,5 m attālumā. Nosakiet starp lādiņiem pastāvošā elektriskā spēka lielumu.
Izšķirtspēja:
Izmantosim Kulona likumu, lai aprēķinātu elektriskā spēka lielumu, kas iedarbojas uz lādiņiem:
2) Divas punktu daļiņas, kas uzlādētas ar identiskiem elektriskiem lādiņiem un moduļa q, ir atdalītas attālumā d. Tad dubultojiet (2q) vienas slodzes moduli, trīskāršojiet otras (3q) moduli un mainiet attālumu starp slodzēm uz vienu trešdaļu no sākotnējā attāluma starp tām (d / 3). Nosakiet attiecību starp sākotnējiem un pēdējiem elektriskajiem spēkiem, kas pastāv starp lādiņiem.
Atrisināti Kulona likuma vingrinājumi
1) Divas lādētas daļiņas ar vienādiem elektriskiem lādiņiem q, kuras atbalsta neizstiepami vadi un nenozīmīga masa, atrodas spēku līdzsvarā, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā:
Ja m = 0,005 kg ir katras daļiņas masa, nosaka:
Dati:
g = 10 m / s²
k0 = 9.109 N.m² / C²
a) elektriskās atgrūšanas spēka modulis, kas iedarbojas uz slodzēm;
b) daļiņu elektrisko lādiņu modulis.
Izšķirtspēja:
a) Lai aprēķinātu elektriskā spēka moduli starp daļiņām, ir jāievēro šāda leņķu līdzība, ievērojiet attēlu:
Mēs varam teikt, ka divu trijstūru (kuru malas veido attālumi 4 un 3, kā arī F un P) leņķa θ pieskare ir vienāda, un tāpēc mēs veicam šādu aprēķinu:
b) Aprēķinot elektriskā spēka moduli starp lādiņiem, ir iespējams noteikt tā moduli, jo lādiņi ir identiski:
Autors: Rafaels Helerbroks