กฎของคูลอมบ์: สูตร กราฟ ตัวอย่างและแบบฝึกหัด

 เธ กฎหมายในคูลอมบ์ เป็นกฎฟิสิกส์ที่สำคัญที่ระบุว่าแรงไฟฟ้าสถิตระหว่างประจุไฟฟ้าทั้งสองมีค่าเท่ากับ สัดส่วนกับโมดูลของประจุไฟฟ้าและแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางที่ แยก

กฎของคูลอมบ์และแรงไฟฟ้า

Charles Augustin ใน คูลอมบ์ (1736-1806) เป็นนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสที่รับผิดชอบในการกำหนดกฎหมายที่อธิบายแรงของปฏิกิริยาระหว่างประจุไฟฟ้า เพื่อจุดประสงค์นี้ Charles Coulomb ใช้ a ความสมดุลของแรงบิดคล้ายกับมาตราส่วนที่ใช้โดย Henry Cavendishnd เพื่อหาค่าคงที่ของ ความโน้มถ่วงสากล.

อู๋ เครื่องมือทดลอง ใช้โดยคูลอมบ์ประกอบด้วยแท่งโลหะที่สามารถหมุนได้ ซึ่งเมื่อชาร์จแล้ว จะถูกผลักโดยทรงกลมโลหะขนาดเล็กที่มีประจุไฟฟ้าที่มีเครื่องหมายเดียวกัน รูปด้านล่างแสดงแผนผังของความสมดุลของแรงบิดที่นักฟิสิกส์ใช้:

คูลอมบ์ใช้ความสมดุลของแรงบิดเพื่อกำหนดกฎปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้า
คูลอมบ์ใช้ความสมดุลของแรงบิดเพื่อกำหนดกฎปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้า

สูตรกฎของคูลอมบ์

ตามกฎหมายของมัน แรงระหว่างอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าสองตัวเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของประจุและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างอนุภาค ข้างล่างนี้ขอนำเสนอ สูตรทางคณิตศาสตร์ อธิบายโดยกฎของคูลอมบ์:

F — แรงไฟฟ้าสถิต (N)

k0 — ค่าคงที่สุญญากาศไดอิเล็กตริก (Nm²/C²)

Q — ประจุไฟฟ้า (C)

อะไร — ทดสอบประจุไฟฟ้า (C)

d — ระยะห่างระหว่างประจุ (ม.)

ในสูตรข้างต้น k0 เป็นค่าคงที่ตามสัดส่วนที่เรียกว่าค่าคงที่สุญญากาศไฟฟ้าสถิต โมดูลัสมีค่าประมาณ 9,0.109 Nm²/C².นอกจากนี้ เรารู้ว่ามีมากมาย สัญญาณเท่ากันขับไล่ ในขณะที่โหลดของ สัญญาณฝ่ายตรงข้ามดึงดูดดังแสดงในรูปด้านล่าง:

ค่าธรรมเนียมการขับไล่เครื่องหมายเท่ากับและการเรียกเก็บเงินของเครื่องหมายตรงข้ามดึงดูด
ค่าธรรมเนียมการขับไล่เครื่องหมายเท่ากับและการเรียกเก็บเงินของเครื่องหมายตรงข้ามดึงดูด

ดูด้วย: ไฟฟ้าคืออะไร?

เป็นที่น่าสังเกตว่าแม้ว่าโหลดจะมีโมดูลต่างกัน แต่แรงดึงดูดระหว่างพวกมันก็เท่ากันเนื่องจากตาม กฎข้อที่ 3 ของนิวตัน — กฎหมายของ หนังบู๊ และ ปฏิกิริยา — กำลังที่ข้อกล่าวหาทำต่อกันคือ เท่ากัน ใน โมดูล. พบได้ใน are เหมือนกันทิศทางอย่างไรก็ตามใน ความรู้สึก ตรงกันข้าม

ผมของผู้หญิงในรูปนั้นเต็มไปด้วยสัญลักษณ์เดียวกันและผลักกัน

ผมของผู้หญิงในรูปนั้นเต็มไปด้วยสัญลักษณ์เดียวกันและผลักกัน

คุณสมบัติที่สำคัญของแรงไฟฟ้าคือ it ความยิ่งใหญ่ของเวกเตอร์นั่นคือ มันสามารถเขียนได้โดยใช้เวกเตอร์ เวกเตอร์คือ มุ่งตรง ที่นำเสนอ โมดูล, ทิศทาง และ ความรู้สึก ดังนั้น ในกรณีที่เวกเตอร์แรงไฟฟ้าตั้งแต่สองตัวขึ้นไปไม่ขนานกันหรือตรงกันข้าม จำเป็นต้องใช้กฎของ ผลรวมเวกเตอร์เพื่อคำนวณแรงไฟฟ้าสุทธิบนวัตถุหรืออนุภาค

ดูด้วย: สนามไฟฟ้าคืออะไร?

กราฟกฎของคูลอมบ์

กฎของคูลอมบ์กล่าวว่าแรงไฟฟ้าระหว่างอนุภาคที่มีประจุสองอนุภาคคือ ผกผัน สัดส่วนกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างพวกเขา ดังนั้น ถ้าประจุไฟฟ้าสองประจุอยู่ในระยะห่าง dแล้วมาพบกันครึ่งทางนั้น (ง/2),แรงไฟฟ้าระหว่างกันต้องเพิ่มขึ้นสี่เท่า (4F):


หากเราลดระยะห่างระหว่างประจุสองประจุลงครึ่งหนึ่ง แรงไฟฟ้าระหว่างประจุทั้งสองจะเพิ่มขึ้นสี่เท่า

ตรวจสอบตารางที่แสดงความสัมพันธ์ของแรงไฟฟ้าระหว่างโหลดโมดูลัส q สองโหลด เมื่อคั่นด้วยระยะทางต่างกัน:

โมดูลพลังงานไฟฟ้า

ระยะห่างระหว่างประจุ

F/25

ง/5

F/16

d/4

F/9

d/3

F/4

d/2

F

d

4F

2วัน

9F

3d

16F

4 วัน

25F

5 วัน

การวางกฎของคูลอมบ์ในรูปของกราฟแรงเทียบกับระยะทาง เรามีรูปแบบดังนี้:

ตัวอย่างกฎของคูลอมบ์

1) อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าสองอนุภาคที่มีประจุ 1.0 μC และ 2.0 mC ถูกแยกออกจากกันในสุญญากาศที่ระยะห่าง 0.5 ม. กำหนดขนาดของแรงไฟฟ้าที่มีอยู่ระหว่างประจุ

ความละเอียด:

ลองใช้กฎของคูลอมบ์เพื่อคำนวณขนาดของแรงไฟฟ้าที่กระทำต่อประจุ:

2) อนุภาคสองจุดที่มีประจุไฟฟ้าเหมือนกันและมีโมดูลัส q แยกออกจากกันที่ระยะ d จากนั้น เพิ่มโมดูลัสของโหลดตัวใดตัวหนึ่งเป็นสองเท่า (2q) เพิ่มโมดูลัสของอีกตัวหนึ่งเป็นสามเท่า (3q) และเปลี่ยนระยะห่างระหว่างโหลดเป็นหนึ่งในสามของระยะห่างเริ่มต้นระหว่างพวกมัน (d/3) กำหนดอัตราส่วนระหว่างแรงไฟฟ้าเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายที่มีอยู่ระหว่างประจุ

แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับกฎของคูลอมบ์

1) อนุภาคที่มีประจุสองตัวที่มีประจุไฟฟ้าเหมือนกัน q ซึ่งรองรับด้วยลวดที่ขยายไม่ได้และมวลเพียงเล็กน้อยนั้น อยู่ในสมดุลของแรงดังรูปที่แสดงด้านล่าง:

ถ้า m = 0.005 kg เป็นมวลของอนุภาคแต่ละตัว ให้พิจารณาว่า:

ข้อมูล:

= 10 ม./วินาที²

k0 = 9.109 Nm²/C²

ก) โมดูลของแรงผลักไฟฟ้าที่กระทำต่อโหลด

b) โมดูลัสของประจุไฟฟ้าของอนุภาค

ความละเอียด:

ก) ในการคำนวณโมดูลัสของแรงไฟฟ้าระหว่างอนุภาค จำเป็นต้องสังเกตความคล้ายคลึงกันระหว่างมุมต่อไปนี้ สังเกตรูป:

เราสามารถพูดได้ว่าแทนเจนต์ของมุม θ ของสามเหลี่ยมสองรูป (ซึ่งด้านที่เกิดขึ้นจากระยะทาง 4 และ 3 และ F และ P) เท่ากัน ดังนั้นเราจึงทำการคำนวณต่อไปนี้:

b) เมื่อคำนวณโมดูลัสของแรงไฟฟ้าระหว่างประจุแล้ว ก็สามารถกำหนดโมดูลัสของมันได้ เนื่องจากประจุเหมือนกัน:

By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก 

ลูกค้า Caixa บ่นเกี่ยวกับปัญหาเกี่ยวกับ Pix และการ์ดในวันจันทร์นี้

ลูกค้าของ Caixa Economica Federal ประสบปัญหาเมื่อวานนี้ในการชำระหรือรับเงิน มีการร้องเรียนจำนวนมา...

read more

การต่ออายุ CNH ในทางปฏิบัติ: เรียนรู้วิธีดำเนินการออนไลน์

ตั้งแต่วันจันทร์ (4) ผู้ขับขี่สามารถขอต่ออายุใบขับขี่แห่งชาติ (CNH) ได้โดยไม่ต้องออกจากบ้าน ผ่านท...

read more

ANS ระงับการขายแผนสุขภาพ 70 รายการชั่วคราว

วันจันทร์นี้ (27) สำนักงานสุขภาพเสริมแห่งชาติ (ANS) ประกาศระงับชั่วคราว 70 ประกันสุขภาพ จากแปดผู้...

read more