DE lagiCoulomb är en viktig fysiklag som säger att den elektrostatiska kraften mellan två elektriska laddningar är proportionell mot modulen för de elektriska laddningarna och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet som separerar.
Coulombs lag och elektriska kraft
Charles Augustin i Coulomb (1736-1806) var en fransk fysiker som ansvarade för att bestämma lagen som beskriver kraften för växelverkan mellan elektriska laddningar. För detta ändamål använde Charles Coulomb en vridningsbalans, liknande den skala som användes av Henry Cavendish för att bestämma konstanten av universell gravitation.
O experimentell apparat används av Coulomb bestod av en metallstång som kunde rotera, som, när den laddades, avstods av en liten metallisk sfär laddad med elektriska laddningar av samma tecken. Figuren nedan visar en schematisk bild av torsionsbalansen som används av fysikern:
Torsionsbalansen användes av Coulomb för att bestämma lagen om interaktion mellan elektriska laddningar.
Coulombs lagformel
Enligt dess lag är kraften mellan två elektriskt laddade partiklar direkt proportionell mot storleken på deras laddningar och är omvänt proportionell mot kvadratet för avståndet mellan dem. Nedan presenterar vi matematisk formel beskriven av Coulombs lag:
F - elektrostatisk kraft (N)
k0 - dielektrisk vakuumkonstant (N.m² / C²)
F - elektrisk laddning (C)
Vad - testa elektrisk laddning (C)
d - avstånd mellan laddningar (m)
I formeln ovan, k0 är en proportionalitetskonstant kallad elektrostatisk vakuumkonstant, dess modul är ungefär 9,0.109 N.m² / C².Vi vet också att massor av signallikvärdigslå tillbaka medan massor av signalermotsatser lockar, som visas i figuren nedan:
Avgifter för lika tecken avvisar och laddningar av motsatta tecken lockar.
Se också: Vad är el?
Det är värt att notera att även om lasterna har olika moduler är attraktionskraften mellan dem lika, eftersom enligt Newtons tredje lag - lagen om handling och reaktion - den kraft som anklagelserna gör mot varandra är likvärdig i modul. Dessa finns i sammariktningdock i känner motsatser.
Kvinnans hår i figuren är laddad med laddning av samma tecken och stöter därför varandra.
En viktig egenskap hos elektrisk kraft är att den är en Vector storhetdet vill säga det kan skrivas med hjälp av vektorer. Vektorerna är orienterade raksträckor den nuvarande modul, riktning och känsla. Därför, i fall där två eller flera elektriska kraftvektorer inte är parallella eller motsatta, är det nödvändigt att reglerna för vektorsumma, för att beräkna den elektriska nettokraften på en kropp eller partikel.
Se också: Vad är ett elektriskt fält?
Coulombs lagdiagram
Coulombs lag säger att den elektriska kraften mellan två laddade partiklar är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan dem. Således, om två elektriska laddningar är på avstånd doch träffas på hälften av detta avstånd (d / 2)bör den elektriska kraften mellan dem ökas med fyra gånger (4F):
Om vi minskar avståndet mellan två laddningar med hälften ökar den elektriska kraften mellan dem med fyra gånger.
Kolla in en tabell som visar det elektriska kraftförhållandet mellan två laster av modul q, när de är åtskilda av olika avstånd:
elektrisk kraftmodul |
Avstånd mellan avgifterna |
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 |
Att sätta Coulombs lag i form av en graf över kraft kontra avstånd, har vi följande form:
Exempel på Coulombs lag
1) Två elektriskt laddade partiklar, med laddningar av 1,0 μC och 2,0 mC, separeras i vakuum på ett avstånd av 0,5 m. Bestäm storleken på den elektriska kraft som finns mellan laddningarna.
Upplösning:
Låt oss använda Coulombs lag för att beräkna storleken på den elektriska kraft som verkar på laddningar:
2) Tvåpunktspartiklar laddade med identiska elektriska laddningar och av modul q separeras på ett avstånd d. Fördubblar sedan (2q) modulen för en av lasterna, tredubblar den andra av modulen (3q) och ändrar avståndet mellan lasterna till en tredjedel av det initiala avståndet mellan dem (d / 3). Bestäm förhållandet mellan de initiala och slutliga elektriska krafterna mellan laddningarna.
Lösta övningar om Coulombs lag
1) Två laddade partiklar med identiska elektriska laddningar q, som stöds av oförlängbara ledningar och försumbar massa, är i en balans av krafter, som visas i figuren nedan:
Om m = 0,005 kg är massan för var och en av partiklarna, bestämma:
Data:
g = 10 m / s²
k0 = 9.109 N.m² / C²
a) modulen för den elektriska avstötningskraften som verkar på lasterna;
b) modulen för partiklarnas elektriska laddningar.
Upplösning:
a) För att beräkna den elektriska kraftens modul mellan partiklarna är det nödvändigt att märka följande likhet mellan vinklarna, observera bilden:
Vi kan säga att tangenten för vinkeln θ för de två trianglarna (vars sidor bildas av avstånden 4 och 3 och F och P) är lika, och så gör vi följande beräkning:
b) Efter att ha beräknat den elektriska kraftens modul mellan laddningarna är det möjligt att bestämma dess modul eftersom laddningarna är identiska:
Av mig Rafael Helerbrock
