bu yasaiçindeCoulomb iki elektrik yükü arasındaki elektrostatik kuvvetin olduğunu belirten önemli bir fizik yasasıdır. elektrik yüklerinin modülü ile orantılı ve uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. ayırır.
Coulomb yasası ve elektriksel kuvvet
Charles Augustin içinde Coulomb (1736-1806), elektrik yükleri arasındaki etkileşim kuvvetini tanımlayan yasayı belirlemekten sorumlu bir Fransız fizikçiydi. Bu amaçla Charles Coulomb bir burulmalı terazitarafından kullanılan ölçeğe benzer şekilde Henry Cavendish sabitini belirlemek için evrensel çekim.
Ö deneysel aygıt Coulomb tarafından kullanılan, şarj edildiğinde, aynı işaretin elektrik yükleriyle yüklü küçük bir metalik küre tarafından itilen, dönebilen metalik bir çubuktan oluşuyordu. Aşağıdaki şekil, fizikçi tarafından kullanılan burulma dengesinin bir şemasını göstermektedir:
Burulma dengesi, elektrik yükleri arasındaki etkileşim yasasını belirlemek için Coulomb tarafından kullanıldı.
Coulomb yasası formülü
Yasasına göre, elektrik yüklü iki parçacık arasındaki kuvvet, yüklerinin büyüklüğü ile doğru orantılı ve aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. Aşağıda sunduğumuz
Matematik formülü Coulomb yasası ile tanımlanır:
F — elektrostatik kuvvet (N)
k0 — dielektrik vakum sabiti (N.m²/C²)
S - elektrik yükü (C)
ne - elektrik yükünü (C) test edin
d - yükler arasındaki mesafe (m)
Yukarıdaki formülde, k0 elektrostatik vakum sabiti olarak adlandırılan bir orantı sabitidir, modülü yaklaşık olarak 9,0.109 N.m²/C².Ayrıca biliyoruz ki bir sürü sinyaleşitpüskürtmek bir sürü sinyallerKarşıtların çekimi, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi:
Eşit işaretli yükler iter, zıt işaretli yükler çeker.
Ayrıca bakınız: Elektrik nedir?
Yükler farklı modüllere sahip olsa bile, aralarındaki çekim kuvvetinin eşit olduğunu belirtmekte fayda var. Newton'un 3. Yasası - kanunu aksiyon ve reaksiyon - suçlamaların birbirine karşı uyguladığı güç eşit içinde modül. Bunlar içinde bulunur aynıyönancak, içinde duyular karşıtlar.
Şekildeki kadının saçı aynı işaretin yüküyle yüklüdür ve bu nedenle birbirini iter.
Elektrik kuvvetinin önemli bir özelliği, bir vektör büyüklüğü, yani vektörler kullanılarak yazılabilir. vektörler yönlendirilmiş düzlükler bu mevcut modül, yön ve duyu. Bu nedenle, iki veya daha fazla elektrik kuvvet vektörünün paralel veya zıt olmadığı durumlarda, aşağıdaki kuralların olması gerekir. vektör toplamı, bir cisim veya parçacık üzerindeki net elektriksel kuvveti hesaplamak için.
Ayrıca bakınız: Elektrik alanı nedir?
Coulomb Yasası Grafiği
Coulomb yasası, iki yüklü parçacık arasındaki elektriksel kuvvetin ters aralarındaki uzaklığın karesi ile orantılıdır. Böylece, iki elektrik yükü bir mesafede ise dve bu mesafenin yarısında buluşmaya gel (g/2), aralarındaki elektrik kuvveti dört kat artırılmalıdır. (4F):
İki yük arasındaki mesafeyi yarı yarıya azaltırsak, aralarındaki elektrik kuvveti dört kat artar.
Farklı mesafelerle ayrıldığında iki modül q yükü arasındaki elektriksel kuvvet ilişkisini gösteren bir tabloya bakın:
elektrik güç modülü |
Ücretler arasındaki mesafe |
F/25 |
d/5 |
F 16 |
gün/4 |
F/9 |
g/3 |
F/4 |
g/2 |
F |
d |
4F |
2 boyutlu |
9F |
3 boyutlu |
16F |
4d |
25F |
5d |
Coulomb yasasını kuvvete karşı mesafe grafiği şeklinde koyarsak, aşağıdaki forma sahibiz:
Coulomb Yasası Örnekleri
1) 1.0 μC ve 2.0 mC yüklü iki elektrik yüklü parçacık, vakumda 0,5 m mesafede ayrılır. Yükler arasında var olan elektriksel kuvvetin büyüklüğünü belirleyin.
Çözüm:
Yüklere etki eden elektriksel kuvvetin büyüklüğünü hesaplamak için Coulomb yasasını kullanalım:
2) Özdeş elektrik yükleri ve q modülüne sahip iki nokta parçacık, d mesafesinde birbirinden ayrılır. Ardından, yüklerden birinin modülünü ikiye katlayın (2q), diğerinin modülünü (3q) üç katına çıkarın ve yükler arasındaki mesafeyi, aralarındaki ilk mesafenin (d/3) üçte birine değiştirin. Yükler arasında var olan ilk ve son elektrik kuvvetleri arasındaki oranı belirleyin.
Coulomb yasası ile ilgili çözülmüş alıştırmalar
1) Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, uzamayan teller ve ihmal edilebilir kütle tarafından desteklenen özdeş elektriksel yüklere q sahip iki yüklü parçacık, bir kuvvet dengesi içindedir:
Her bir parçacığın kütlesi m = 0,005 kg ise, belirleyiniz:
Veri:
g = 10 m/s²
k0 = 9.109 N.m²/C²
a) yüklere etki eden elektriksel itme kuvveti modülü;
b) parçacıkların elektrik yüklerinin modülü.
çözüm:
a) Parçacıklar arasındaki elektriksel kuvvetin modülünü hesaplamak için açılar arasındaki aşağıdaki benzerliğe dikkat etmek gerekir, şekle bakın:
Kenarları 4 ve 3 ve F ve P uzaklıklarından oluşan iki üçgenin θ açısının tanjantının eşit olduğunu söyleyebiliriz ve bu nedenle aşağıdaki hesabı yaparız:
b) Yükler arasındaki elektriksel kuvvetin modülünü hesapladıktan sonra, yükler aynı olduğundan modülünü belirlemek mümkündür:
Benden. Rafael Helerbrock