Siła elektryczna to oddziaływanie przyciągania lub odpychania generowane między dwoma ładunkami w wyniku istnienia wokół nich pola elektrycznego.
Pod koniec XVIII wieku francuski fizyk Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) odkrył i zbadał zdolność ładunku do tworzenia sił elektrycznych.
Około 1780 r. Coulomb stworzył równowagę skręcania i za pomocą tego instrumentu wykazał eksperymentalnie, że intensywność siły jest wprost proporcjonalna do wartości oddziałujących ładunków elektrycznych i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości, jaką oddziela.
Formuła siły elektrycznej
Wzór matematyczny, zwany także prawem Coulomba, wyrażający natężenie siły elektrycznej, to:
W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) intensywność siły elektrycznej (F) wyrażana jest w niutonach (N).
Warunki, które1 i co2 wzoru odpowiadają bezwzględnym wartościom ładunków elektrycznych, których jednostką SI jest kulomb (C), a odległość dzieląca dwa ładunki (r) jest wyrażona w metrach (m).
Stała proporcjonalności (K) zależy od ośrodka, w który wkładane są ładunki, na przykład w próżni termin ten nazywa się stałą elektrostatyczną (K
0) i jego wartość to 9,109 Nm2/DO2.Dowiedz się więcej oPrawo Coulomba.
Do czego służy wzór na siłę elektryczną i jak ją obliczyć?
Wzór stworzony przez Coulomba służy do opisu intensywności wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków punktowych. Ładunki te to ciała naelektryzowane, których wymiary są znikome w porównaniu z odległością między nimi.
Przyciąganie elektryczne występuje między ładunkami, które mają przeciwne znaki, ponieważ istniejąca siła jest siłą przyciągania. Odpychanie elektryczne występuje, gdy ładunki o tym samym znaku są ze sobą połączone, ponieważ działa na nie siła odpychająca.
Aby obliczyć siłę elektryczną, sygnały ładunki elektryczne nie są brane pod uwagę, tylko ich wartości. Zobacz, jak obliczyć siłę elektryczną na poniższych przykładach.
Przykład 1: Dwie naelektryzowane cząstki, q1 = 3,0 x 10-6 C i q2 = 5,0 x 10-6 C, oraz o znikomych wymiarach znajdują się w odległości 5 cm od siebie. Określ siłę siły elektrycznej, biorąc pod uwagę, że znajdują się w próżni. Użyj stałej elektrostatycznej K0 = 9. 109 Nm2/DO2.
Rozwiązanie: Aby znaleźć siłę elektryczną, dane muszą być zastosowane we wzorze w tych samych jednostkach, co stała elektrostatyczna.
Zauważ, że odległość została podana w centymetrach, ale stałą jest metr, więc pierwszym krokiem jest przekształcenie jednostki odległości.
Kolejnym krokiem jest zastąpienie wartości we wzorze i obliczenie siły elektrycznej.
Doszliśmy do wniosku, że natężenie siły elektrycznej działającej na ładunki wynosi 54 N.
Możesz być zainteresowanym także tymelektrostatyka.
Przykład 2: Odległość między punktami A i B wynosi 0,4 m, a obciążenia Q znajdują się na końcach1 i Q2. Trzeci ładunek, Q3, został wstawiony w punkcie, który znajduje się 0,1 m od Q1.
Oblicz siłę wypadkową na Q3 wiedząc to:
- Q1 = 2,0 x 10-6 DO
- Q2 = 8,0 x 10-6 DO
- Q3 = – 3,0 x 10-6 DO
- K0 = 9. 109 Nm2/DO2
Rozwiązanie: Pierwszym krokiem w rozwiązaniu tego przykładu jest obliczenie siły siły elektrycznej między dwoma ładunkami na raz.
Zacznijmy od obliczenia siły przyciągania między Q1 i Q3.
Teraz obliczamy siłę przyciągania między Q3 i Q2.
Jeśli całkowita odległość między linią wynosi 0,4 m i Q3 znajduje się 0,1 m od A, co oznacza, że odległość między Q3 i Q2 wynosi 0,3 m.
Z wartości sił przyciągania między obciążeniami możemy obliczyć siłę wynikową w następujący sposób:
Doszliśmy do wniosku, że wynikowa siła elektryczna Q1 i Q2 wywierać nacisk na Q3 wynosi 3 N.
Aby dalej sprawdzać swoją wiedzę, pomocne będą poniższe listy:
- Prawo Coulomba - ćwiczenia
- Ładunek elektryczny - ćwiczenia
- Elektrostatyka - Ćwiczenia
