แรงไฟฟ้า: มันคืออะไรและใช้สูตรอย่างไร

แรงไฟฟ้าคือปฏิสัมพันธ์ของแรงดึงดูดหรือแรงผลักที่เกิดขึ้นระหว่างประจุสองประจุเนื่องจากการมีอยู่ของสนามไฟฟ้ารอบตัวมัน

ความสามารถในการสร้างประจุไฟฟ้าถูกค้นพบและศึกษาโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18

ราวปี ค.ศ. 1780 คูลอมบ์ได้สร้างสมดุลการบิดเบี้ยวและด้วยเครื่องมือนี้ เขาได้ทดลองแสดงให้เห็นว่าความเข้มของแรง เป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าของประจุไฟฟ้าที่ทำปฏิกิริยาและแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางที่ แยก

สูตรแรงไฟฟ้า

สูตรทางคณิตศาสตร์หรือที่เรียกว่ากฎของคูลอมบ์ ซึ่งแสดงความเข้มของแรงไฟฟ้าคือ:

ตรง F ช่องว่างเท่ากับตรง K ช่องว่าง ตัวเศษ เปิดแถบแนวตั้ง ตรง q กับ 1 ตัวห้อย ปิดแถบแนวตั้ง เปิดแถบแนวตั้งตรง q กับ 2 ตัวห้อย ปิดแถบแนวตั้งเหนือตัวส่วนตรง r กำลังสอง ปลายของ เศษส่วน

ในระบบหน่วยสากล (SI) ความเข้มของแรงไฟฟ้า (F) จะแสดงเป็นนิวตัน (N)

เงื่อนไขว่า₁ และอะไร₂ของสูตรสอดคล้องกับค่าสัมบูรณ์ของประจุไฟฟ้าซึ่งมีหน่วย SI เป็นคูลอมบ์ (C) และระยะทางที่แยกประจุทั้งสอง (r) แสดงเป็นเมตร (ม.)

ค่าคงที่ตามสัดส่วน (K) ขึ้นอยู่กับตัวกลางที่ประจุถูกใส่เข้าไป ตัวอย่างเช่น ในสุญญากาศ ค่านี้เรียกว่าค่าคงที่ไฟฟ้าสถิต (K₀) และมีค่าเท่ากับ 9.10⁹ นม²/ค².

ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกฎของคูลอมบ์.

สูตรแรงไฟฟ้าใช้ทำอะไรและคำนวณอย่างไร?

สูตรที่สร้างโดยคูลอมบ์ใช้เพื่ออธิบายความเข้มข้นของปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุสองจุด ค่าใช้จ่ายเหล่านี้เป็นวัตถุที่ใช้ไฟฟ้าซึ่งมีขนาดเล็กน้อยเมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างพวกเขา

instagram story viewer

แรงดึงดูดไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างประจุที่มีเครื่องหมายตรงข้ามกัน เพราะแรงที่มีอยู่คือแรงดึงดูด แรงผลักไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อประจุของเครื่องหมายเดียวกันมารวมกัน เนื่องจากแรงผลักกระทำต่อประจุเหล่านั้น

เกิดข้อผิดพลาดในการแปลงจาก MathML เป็นข้อความที่สามารถเข้าถึงได้

เพื่อคำนวณแรงไฟฟ้าสัญญาณของ ค่าไฟฟ้า ไม่ได้นำมาพิจารณา เฉพาะค่านิยมเท่านั้น ดูวิธีการคำนวณแรงไฟฟ้าด้วยตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่างที่ 1: สองอนุภาคไฟฟ้า q₁ = 3.0 x 10^-6C และ q₂ = 5.0 x 10^-6C และขนาดเล็กน้อยอยู่ห่างจากกัน 5 ซม. กำหนดความแรงของแรงไฟฟ้าโดยพิจารณาว่าอยู่ในสุญญากาศ ใช้ค่าคงที่ไฟฟ้าสถิต K₀= 9. 10⁹ นม²/ค².

สารละลาย: ในการหาแรงไฟฟ้า ต้องใช้ข้อมูลในสูตรที่มีหน่วยเดียวกับค่าคงที่ไฟฟ้าสถิต

โปรดทราบว่าระยะทางถูกกำหนดเป็นเซนติเมตร แต่ค่าคงที่คือเมตร ดังนั้นขั้นตอนแรกคือการแปลงหน่วยระยะทาง

1 ช่องว่าง cm ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง 1 มากกว่า 100 ช่องว่างตรง m 5 ช่องว่าง cm ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง 5 มากกว่า 100 ช่องว่างตรง m เท่ากับ 0 ลูกน้ำ 05 ช่องว่างตรง m

ขั้นตอนต่อไปคือการแทนที่ค่าในสูตรและคำนวณแรงไฟฟ้า

ตรง F ช่องว่างเท่ากับตรง K พื้นที่ตัวเศษเปิด แถบแนวตั้งตรง q กับ 1 ตัวห้อย แถบแนวตั้งปิด แถบแนวตั้งเปิด ตรง q พร้อมตัวห้อย 2 ปิดแถบแนวตั้งเหนือตัวส่วน ตรง r กำลังสอง ปลายเศษตรง F ช่องว่าง เท่ากับช่องว่าง 9 พื้นที่ ช่องว่าง 10 ยกกำลัง 9 ตัวเศษตรง ช่องว่าง N. ตรง m กำลังสองส่วนตรง C กำลังสอง ส่วนท้ายของเศษส่วน ตัวเศษ วงเล็บซ้าย 3 ลูกน้ำ 0 พื้นที่สี่เหลี่ยม x ช่องว่าง 10 ยกกำลังลบ 6 จุดสิ้นสุดของช่องว่างเลขชี้กำลัง C ช่องว่างในวงเล็บขวา ช่องว่าง วงเล็บซ้าย 5 ลูกน้ำ 0 ช่องว่างสี่เหลี่ยม x ช่องว่าง 10 ถึงลบ 6 จุดสิ้นสุดของช่องว่างสี่เหลี่ยมเลขชี้กำลัง C วงเล็บขวา บนวงเล็บด้านซ้าย 0 ลูกน้ำ 05 ช่องว่างตรง m วงเล็บขวากำลังสอง ปลายเศษส่วนตรง F ช่องว่าง เท่ากับ 9 พื้นที่ ช่องว่าง 10 ยกกำลัง 9 ตัวเศษตรง ช่องว่าง N. ตรง m กำลังสองส่วนตรง C กำลังสอง ส่วนท้ายของเศษส่วน ตัวเศษ 15 ลูกน้ำ 0 ช่องว่างตรง x ช่องว่าง 10 ยกกำลัง ลบ 6 บวกวงเล็บซ้าย ลบ 6 วงเล็บขวา สิ้นสุด ช่องว่างตรงเลขชี้กำลัง C กำลังสองส่วนตัวส่วน 0 ลูกน้ำ 0025 ช่องว่างตรง m กำลังสอง ปลายเศษส่วนตรง F ช่องว่างเท่ากับ 9 พื้นที่ ช่องว่าง 10 ยกกำลัง 9 ตัวเศษตรง ช่องว่าง N. เส้นทแยงมุมขึ้นเหนือเส้นตรง m กำลังสอง ปลายขีดออกเหนือตัวส่วน ทะลุเส้นทแยงมุมขึ้นไปเหนือเส้นตรง C กำลังสอง ปลายขีดออก ปลายเศษ ตัวเศษ 15 ลูกน้ำ 0 ช่องว่าง ช่องว่าง 10 ยกกำลัง ลบ 12 จุดสิ้นสุดของช่องว่างเลขชี้กำลัง ขีดเส้นทแยงมุมขึ้นไปบนเส้นตรง C กำลังสอง ปลายขีดทับเหนือตัวส่วน 0 ลูกน้ำ 0025 ช่องว่างที่ขีดฆ่าตามแนวทแยงมุมบนเส้นตรง m กำลังสอง ปลายกากบาท ปลายเศษส่วนตรง F ช่องว่างเท่ากับตัวเศษ 135 ช่องว่างเหนือตัวส่วน 0 จุลภาค 0025 จุดสิ้นสุดของเศษส่วน space.10 ยกกำลัง 9 บวกวงเล็บซ้ายลบ 12 วงเล็บขวา จุดสิ้นสุดของเลขชี้กำลังแบบตรง N ตรง F ช่องว่างเท่ากับ 54000 พื้นที่ ช่องว่าง 10 ยกกำลังลบ 3 ยกกำลังของช่องว่างตรงเลขชี้กำลัง N ตรง F ช่องว่างเท่ากับ 54 ช่องว่างตรง N

เราได้ข้อสรุปว่าความเข้มของแรงไฟฟ้าที่กระทำต่อประจุคือ 54 นิวตัน

คุณอาจสนใจไฟฟ้าสถิต.

ตัวอย่าง 2: ระยะห่างระหว่างจุด A และ B คือ 0.4 ม. และโหลด Q อยู่ที่ปลายสุด₁ และ Q₂. การเรียกเก็บเงินครั้งที่สาม Q₃, ถูกแทรกที่จุดที่ห่างจาก Q. 0.1 ม₁.