DE wetinCoulomb is een belangrijke natuurkundige wet die stelt dat de elektrostatische kracht tussen twee elektrische ladingen gelijk is aan: evenredig met de module van de elektrische ladingen en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand die de scheidt.
Wet van Coulomb en elektrische kracht
Charles Augustinus in Coulomb (1736-1806) was een Franse natuurkundige die verantwoordelijk was voor het bepalen van de wet die de kracht van interactie tussen elektrische ladingen beschrijft. Voor dit doel gebruikte Charles Coulomb een torsie balans, vergelijkbaar met de schaal die werd gebruikt door Henry Cavendish om de constante van te bepalen universele zwaartekracht.
O experimentele apparatuur gebruikt door Coulomb bestond uit een metalen staaf die in staat was te roteren, die, wanneer geladen, werd afgestoten door een kleine metalen bol geladen met elektrische ladingen van hetzelfde teken. Onderstaande figuur toont een schematische weergave van de torsiebalans die door de fysicus wordt gebruikt:
De torsiebalans werd door Coulomb gebruikt om de wet van interactie tussen elektrische ladingen te bepalen.
formule van de wet van Coulomb
Volgens de wet is de kracht tussen twee elektrisch geladen deeltjes recht evenredig met de grootte van hun ladingen en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand ertussen. Hieronder presenteren we de wiskundige formule beschreven door de wet van Coulomb:
F — elektrostatische kracht (N)
k0 — diëlektrische vacuümconstante (N.m²/C²)
Vraag — elektrische lading (C)
wat — test elektrische lading (C)
d — afstand tussen ladingen (m)
In de formule hierboven, k0 is een evenredigheidsconstante die de elektrostatische vacuümconstante wordt genoemd, de modulus is ongeveer 9,0.109 N.m²/C².Ook weten we dat heel veel signaalGelijkafstoten terwijl heel veel signalentegenpolen trekken elkaar aan, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Ladingen van gelijkteken stoten af, en ladingen van tegengestelde tekens trekken aan.
Zie ook: Wat is elektriciteit?
Het is vermeldenswaard dat, zelfs als de belastingen verschillende modules hebben, de aantrekkingskracht ertussen gelijk is, aangezien, volgens de 3e wet van Newtonton — de wet van actie en reactie — de kracht die de beschuldigingen tegen elkaar uitoefenen is Gelijk in module. Deze zijn te vinden in de dezelfderichtingechter, in zintuigen tegenstellingen.
Het haar van de vrouw in de figuur is geladen met lading van hetzelfde teken en stoot elkaar daarom af.
Een belangrijke eigenschap van elektrische kracht is dat het een Vector grootheid, dat wil zeggen, het kan worden geschreven met behulp van vectoren. De vectoren zijn georiënteerde rechte stukken dat cadeau module, richting en zin. Daarom, in gevallen waarin twee of meer elektrische krachtvectoren niet parallel of tegengesteld zijn, is het noodzakelijk om de regels van toe te passen vectorsom, om de netto elektrische kracht op een lichaam of deeltje te berekenen.
Zie ook: Wat is een elektrisch veld?
Grafiek van de wet van Coulomb
De wet van Coulomb stelt dat de elektrische kracht tussen twee geladen deeltjes is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand ertussen. Dus, als twee elektrische ladingen op een afstand zijn d, en kom elkaar ontmoeten op de helft van die afstand (d/2), de elektrische kracht tussen hen moet vier keer worden verhoogd; (4V):
Als we de afstand tussen twee ladingen halveren, wordt de elektrische kracht tussen hen vier keer groter.
Bekijk een tabel met de relatie van elektrische kracht tussen twee belastingen met modulus q, wanneer gescheiden door verschillende afstanden:
elektrische voedingsmodule |
Afstand tussen kosten |
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 |
Als we de wet van Coulomb in de vorm van een grafiek van kracht versus afstand zetten, hebben we de volgende vorm:
Voorbeelden van de wet van Coulomb
1) Twee elektrisch geladen deeltjes, met ladingen van 1,0 C en 2,0 mC, worden in vacuüm gescheiden op een afstand van 0,5 m. Bepaal de grootte van de elektrische kracht die tussen de ladingen bestaat.
Resolutie:
Laten we de wet van Coulomb gebruiken om de grootte van de elektrische kracht te berekenen die op de ladingen inwerkt:
2) Twee puntdeeltjes geladen met identieke elektrische ladingen en modulus q worden gescheiden op een afstand d. Verdubbel vervolgens (2q) de modulus van een van de belastingen, verdrievoudig de modulus van de andere (3q) en verander de afstand tussen de belastingen in een derde van de initiële afstand ertussen (d/3). Bepaal de verhouding tussen de initiële en uiteindelijke elektrische krachten die tussen de ladingen bestaan.
Opgeloste oefeningen op de wet van Coulomb
1) Twee geladen deeltjes met identieke elektrische ladingen q, ondersteund door onrekbare draden en een verwaarloosbare massa, bevinden zich in een krachtenevenwicht, zoals in de onderstaande afbeelding:
Als m = 0,005 kg de massa van elk van de deeltjes is, bepaal dan:
Gegevens:
g = 10 m/s²
k0 = 9.109 N.m²/C²
a) de module van de elektrische afstotingskracht die op de belastingen inwerkt;
b) de modulus van de elektrische ladingen van de deeltjes.
Resolutie:
a) Om de modulus van de elektrische kracht tussen de deeltjes te berekenen, is het noodzakelijk om de volgende overeenkomst tussen hoeken op te merken, zie de figuur:
We kunnen zeggen dat de tangens van de hoek θ van de twee driehoeken (waarvan de zijden worden gevormd door de afstanden 4 en 3 en F en P) gelijk is, en dus doen we de volgende berekening:
b) Na het berekenen van de modulus van de elektrische kracht tussen de ladingen, is het mogelijk om de modulus te bepalen, aangezien de ladingen identiek zijn:
Door mij Rafael Helerbrock
