THE pravovCoulomb je pomemben zakon fizike, ki pravi, da je elektrostatična sila med dvema električnima nabojema sorazmerno z modulom električnih nabojev in obratno sorazmerno s kvadratom razdalje, ki jo znaša ločuje.
Coulombov zakon in električna sila
Charles Augustin v Coulomb (1736-1806) je bil francoski fizik, odgovoren za določanje zakona, ki opisuje silo interakcije med električnimi naboji. V ta namen je Charles Coulomb uporabil a torzijska tehtnica, podobno lestvici, ki jo je uporabil Henry Cavendish določiti konstanto univerzalna gravitacija.
O eksperimentalni aparat Coulomb uporabljal kovinsko palico, ki se je lahko vrtela in jo je, ko je bila napolnjena, odbijala majhna kovinska krogla, napolnjena z električnimi naboji istega znaka. Spodnja slika prikazuje shemo torzijske tehtnice, ki jo uporablja fizik:
Torzijsko tehtnico je Coulomb uporabil za določitev zakona interakcije med električnimi naboji.
Coulombova zakonska formula
V skladu s svojo zakonodajo je sila med dvema električno nabitima delcema sorazmerna velikosti njihovih nabojev in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje med njima. Spodaj predstavljamo
matematična formula opisuje Coulombov zakon:
F - elektrostatična sila (N)
k0 - dielektrična vakuumska konstanta (N.m² / C²)
V - električni naboj (C)
kaj - preizkus električnega naboja (C)
d - razdalja med polnjenji (m)
V zgornji formuli k0 je konstanta sorazmernosti, imenovana elektrostatična vakuumska konstanta, njen modul je približno 9,0.109 N.m² / C².Vemo tudi, da je veliko signalenakoodbijati medtem ko obremenitve signalovnasprotja se privlačijo, kot je prikazano na spodnji sliki:
Obtožbe enakega znaka se odbijajo, naboji nasprotnih znakov pa se privlačijo.
Glej tudi: Kaj je elektrika?
Omeniti velja, da je tudi, če imajo obremenitve različne module, sila privlačenja med njimi enaka, saj je glede na Newtonov tretji zakon - zakon ukrepanje in reakcija - sila, ki jo medsebojno obtožujejo enako v modul. Te najdemo v enakosmerpa v občutki nasprotja.
Lasje ženske na sliki so napolnjeni z nabojem istega znaka in se zato odbijajo.
Pomembna lastnost električne sile je, da je a Vektorska veličina, to pomeni, da ga lahko zapišemo z vektorji. Vektorji so usmerjene ravne ta sedanjost modul, smer in smisel. Zato je v primerih, ko dva ali več vektorjev električne sile nista vzporedna ali nasprotna, treba upoštevati pravila vektorska vsota, da bi izračunali neto električno silo na telesu ali delcu.
Glej tudi: Kaj je električno polje?
Coulombov graf zakona
Coulombov zakon pravi, da je električna sila med dvema nabitima delcema obratno sorazmerno s kvadratom razdalje med njimi. Torej, če sta dva električna naboja na daljavo din se srečamo na polovici te razdalje (d / 2), električno silo med njimi je treba povečati za štirikrat (4F):
Če razdaljo med dvema nabojema zmanjšamo za polovico, se električna sila med njima poveča za štirikrat.
Oglejte si tabelo, ki prikazuje razmerje med električno silo med dvema obremenitvama modula q, če jih ločujeta različni razdalji:
električni modul |
Razdalja med polnjenji |
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 |
Če postavimo Coulombov zakon v obliki grafa sile proti razdalji, imamo naslednjo obliko:
Primeri Coulombovega zakona
1) Dva električno nabita delca s polnjenjem 1,0 μC in 2,0 mC sta ločena v vakuumu na razdalji 0,5 m. Določite velikost električne sile, ki obstaja med naboji.
Resolucija:
Za izračun velikosti električne sile, ki deluje na naboje, uporabimo Coulombov zakon:
2) Dve točkovni delci, nabiti z enakimi električnimi naboji in modulom q, so ločeni na razdalji d. Nato modul ene od obremenitev podvojite (2q), modul druge (3q) potrojite in razdaljo med bremeni spremenite na tretjino začetne razdalje med njimi (d / 3). Določite razmerje med začetno in končno električno silo med naboji.
Rešene vaje o Coulombovem zakonu
1) Dva nabita delca z enakimi električnimi naboji q, podprta z neraztegljivimi žicami in zanemarljivo maso, sta v ravnovesju sil, kot prikazuje spodnja slika:
Če je m = 0,005 kg masa vsakega delca, določite:
Podatki:
g = 10 m / s²
k0 = 9.109 N.m² / C²
a) modul električne sile odbijanja, ki deluje na obremenitve;
b) modul električnih nabojev delcev.
Resolucija:
a) Za izračun modula električne sile med delci je treba opaziti naslednjo podobnost med koti, upoštevajte sliko:
Lahko rečemo, da je tangenta kota θ dveh trikotnikov (katerih stranice tvorijo razdalje 4 in 3 ter F in P) enaka, zato naredimo naslednji izračun:
b) Po izračunu modula električne sile med naboji je mogoče določiti njen modul, saj so naboji enaki:
Jaz, Rafael Helerbrock