Forța electrică este interacțiunea de atracție sau respingere generată între două sarcini datorită existenței unui câmp electric în jurul lor.
Capacitatea unei sarcini de a crea forțe electrice a fost descoperită și studiată de către fizicianul francez Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) la sfârșitul secolului al XVIII-lea.
În jurul anului 1780, Coulomb a creat echilibrul de torsiune și cu acest instrument a demonstrat experimental că intensitatea forței este direct proporțională cu valoarea sarcinilor electrice care interacționează și invers proporțională cu pătratul distanței pe care separă.
Formula forței electrice
Formula matematică, numită și Legea lui Coulomb, care exprimă intensitatea forței electrice este:
În sistemul internațional de unități (SI), intensitatea forței electrice (F) este exprimată în newton (N).
Termenii care1 si ce2 din formulă corespund valorilor absolute ale sarcinilor electrice, a căror unitate SI este coulomb (C), iar distanța care separă cele două sarcini (r) este reprezentată în metri (m).
Constanta de proporționalitate (K) depinde de mediul în care sunt inserate sarcinile, de exemplu, în vid acest termen se numește constantă electrostatică (K0) și valoarea sa este de 9.109 Nm2/ Ç2.
Află mai multe despreLegea lui Coulomb.
La ce folosește formula forței electrice și cum se calculează?
Formula creată de Coulomb este utilizată pentru a descrie intensitatea interacțiunii reciproce între două sarcini punctuale. Aceste sarcini sunt corpuri electrificate ale căror dimensiuni sunt neglijabile în comparație cu distanța dintre ele.
Atracția electrică are loc între sarcini care au semne opuse, deoarece forța existentă este cea a atracției. Repulsia electrică are loc atunci când sarcinile cu același semn sunt reunite, deoarece forța respingătoare acționează asupra lor.
Pentru a calcula forța electrică a semnalelor sarcini electrice nu se iau în calcul, ci doar valorile lor. Vedeți cum să calculați forța electrică cu următoarele exemple.
Exemplul 1: Două particule electrificate, q1 = 3,0 x 10-6 C și q2 = 5,0 x 10-6 C și cu dimensiuni neglijabile sunt situate la o distanță de 5 cm una de cealaltă. Determinați puterea forței electrice considerând că acestea sunt în vid. Folosiți constanta electrostatică K0 = 9. 109 Nm2/ Ç2.
Soluţie: Pentru a găsi forța electrică, datele trebuie aplicate în formulă cu aceleași unități ca și constanta electrostatică.
Rețineți că distanța a fost dată în centimetri, dar constanta este metru, deci primul pas este transformarea unității de distanță.
Următorul pas este înlocuirea valorilor din formulă și calcularea forței electrice.
Am ajuns la concluzia că intensitatea forței electrice care acționează asupra sarcinilor este de 54 N.
Ați putea fi, de asemenea, interesat deelectrostatică.
Exemplul 2: Distanța dintre punctele A și B este de 0,4 m, iar sarcinile Q sunt situate la capete1 și Q2. O a treia taxare, Q3, a fost inserat într-un punct situat la 0,1 m de Q1.
Calculați forța netă pe Q3 știind că:
- Î1 = 2,0 x 10-6 Ç
- Î2 = 8,0 x 10-6 Ç
- Î3 = - 3,0 x 10-6 Ç
- K0 = 9. 109 Nm2/ Ç2
Soluţie: Primul pas în rezolvarea acestui exemplu este calcularea puterii forței electrice dintre două încărcări la un moment dat.
Să începem prin calcularea forței de atracție dintre Q1 și Q3.
Acum, calculăm forța de atracție dintre Q3 și Q2.
Dacă distanța totală dintre linie este 0,4 m și Q3 este poziționat la 0,1 m de A, ceea ce înseamnă că distanța dintre Q3 și Q2 este de 0,3 m.
Din valorile forțelor de atracție dintre sarcini, putem calcula forța rezultată după cum urmează:
Am ajuns la concluzia că forța electrică rezultată este Q1 și Q2 exercitați asupra Q3 este 3 N.
Pentru a continua să vă testați cunoștințele, următoarele liste vă vor ajuta:
- Legea lui Coulomb - Exerciții
- Încărcare electrică - Exerciții
- Electrostatice - Exerciții
