Električna sila: kaj je to in kako uporabiti formulo

Električna sila je interakcija privlačnosti ali odbijanja, ki nastane med dvema nabojema zaradi obstoja električnega polja okoli njih.

Sposobnost naboja za ustvarjanje električnih sil je v poznem 18. stoletju odkril in preučil francoski fizik Charles Augustin de Coulomb (1736-1806).

Okoli leta 1780 je Coulomb ustvaril torzijsko tehtnico in s tem instrumentom eksperimentalno dokazal, da je jakost sile je neposredno sorazmerna z vrednostjo električnih nabojev, ki delujejo, in obratno sorazmerna kvadratu razdalje, ki jo ločuje.

Formula električne sile

Matematična formula, imenovana tudi Coulomb-ov zakon, ki izraža jakost električne sile, je:

V Mednarodnem sistemu enot (SI) je jakost električne sile (F) izražena v njutnih (N).

Izrazi, ki₁ in kaj₂ formule ustreza absolutnim vrednostim električnih nabojev, katerih enota SI je kulon (C), razdalja med dvema nabojema (r) pa je predstavljena v metrih (m).

Konstanta sorazmernosti (K) je odvisna od medija, v katerega so vstavljeni naboji, na primer v vakuumu se ta izraz imenuje elektrostatična konstanta (K₀) in njegova vrednost je 9.10⁹ Nm²/ Dz.

Več oCoulombov zakon.

Za kaj se uporablja formula električne sile in kako jo izračunati?

Formula, ki jo je ustvaril Coulomb, se uporablja za opis intenzivnosti medsebojne interakcije med dvema točkovnima nabojema. Ti naboji so elektrificirana telesa, katerih dimenzije so zanemarljive v primerjavi z razdaljo med njimi.

Električna privlačnost se pojavi med naboji z nasprotnimi znaki, ker je obstoječa sila privlačnosti. Električna odbojnost se pojavi, ko se sestavijo naboji istega znaka, saj na njih deluje odbojna sila.

Za izračun električne moči signali električni naboji niso upoštevani, temveč le njihove vrednote. Oglejte si, kako izračunati električno silo z naslednjimi primeri.

Primer 1: Dva elektrificirana delca, q₁ = 3,0 x 10^-6 C in q₂ = 5,0 x 10^-6 C in zanemarljivih dimenzij se nahajajo na razdalji 5 cm drug od drugega. Določite jakost električne sile glede na to, da so v vakuumu. Uporabite elektrostatično konstanto K₀ = 9. 10⁹ Nm²/ Dz.

Rešitev: Za iskanje električne sile je treba podatke uporabiti v formuli z enakimi enotami kot elektrostatična konstanta.

Upoštevajte, da je bila razdalja podana v centimetrih, vendar je konstanta meter, zato je prvi korak preoblikovanje enote razdalje.

Naslednji korak je zamenjava vrednosti v formuli in izračun električne sile.

Ugotovili smo, da je jakost električne sile, ki deluje na naboje, 54 N.

Morda vas bo tudi zanimaloelektrostatika.

2. primer: Razdalja med točkama A in B je 0,4 m, obremenitve Q pa se nahajajo na koncih₁ in Q₂. Tretji naboj, Q₃, je bil vstavljen na točki, ki je od Q oddaljena 0,1 m₁.

Izračunajte neto silo na Q₃ vedoč, da:

• V₁ = 2,0 x 10^-6 Ç
• V₂ = 8,0 x 10^-6 Ç
• V₃ = - 3,0 x 10^-6 Ç
• K₀ = 9. 10⁹ Nm²/ Dz

Rešitev: Prvi korak pri reševanju tega primera je izračun moči električne sile med dvema nabojema hkrati.

Začnimo z izračunom sile privlačenja med Q₁ in Q₃.

Zdaj izračunamo silo privlačnosti med Q₃ in Q₂.

Če je skupna razdalja med črto je 0,4 m in Q₃ se nahaja 0,1 m od A, kar pomeni, da je razdalja med Q₃ in Q₂ je 0,3 m.

Iz vrednosti sil privlačenja med bremeni lahko izračunamo nastalo silo na naslednji način:

Prišli smo do zaključka, da nastala električna sila, ki Q₁ in Q₂ izvajajo na Q₃ je 3 N.

Če želite še naprej preverjati svoje znanje, vam bodo v pomoč naslednji seznami:

• Coulombov zakon - vaje
• Električni naboj - vaje
• Elektrostatika - vaje