Какво представлява законът на Кулон?
Законът на Кулон се използва в областта на физиката за изчислете електрическата сила, действаща между два заряда в покой.
От този закон е възможно да се предскаже каква ще бъде електростатичната сила на привличане или отблъскване, съществуваща между две частици според техния електрически заряд и разстоянието между тях.
Законът на Кулон дължи името си на френския физик Шарл-Августин дьо Кулон, който през 1875 г. обявява този закон и който представлява основата на електростатиката:
"Мащабът на всяка от електрическите сили, с които два точкови заряда си взаимодействат в покой, е пряко пропорционален на произведението на величината на двата заряда и обратно пропорционален на квадрата на разстоянието, което ги разделя и има посоката на линията, която се свързва тях … Силата е на отблъскване, ако зарядите са с един и същи знак, и на привличане, ако са с противоположния знак ”.
Този закон е представен по следния начин:
- F = електрическа сила на привличане или отблъскване в нютони (N). Както обвиненията отблъскват, а противоположните обвинения се привличат.
- к = е Константа на Кулон или електрическа константа на пропорционалност. Силата варира в зависимост от електрическата диелектрична проницаемост (ε) на средата, независимо дали е вода, въздух, масло, вакуум и др.
- Какво = стойност на електрическите заряди, измерена в Кулон (C).
- r = разстояние, което разделя зарядите и което се измерва в метри (m).
Трябва да се отбележи, че електрическата диелектрична проницаемост на вакуума е постоянна и е една от най-широко използваните. Изчислява се, както следва: ε 0 = 8,8541878176x10-12 ° С2 / (Nm2). Изключително важно е да се вземе предвид диелектричната проницаемост на материала.
Стойността на константата на Кулон в Международната система от измервания е:
Този закон отчита само взаимодействието между две точкови заряди едновременно и определя само силата, която съществува между q1 и какво2 без да се вземат предвид натоварванията наоколо.
Кулон успя да определи свойствата на електростатичната сила, като разработи торсионна везна като инструмент за изследване, състояща се от пръчка, окачена на влакно с възможност за усукване и връщане в първоначалното си положение.
По този начин Кулон може да измери силата, упражнявана върху точка върху пръта, като постави няколко заредени сфери на различни разстояния, за да измери силата на привличане или отблъскване при въртенето на пръта.
Електростатична сила
Електрическият заряд е свойство на материята и е причина за явленията, свързани с електричеството.
Електростатиката е клонът на физиката, който изучава ефектите, които се генерират в телата според техните електрически заряди в равновесие.
Електрическата сила (F) е пропорционална на зарядите, които се събират и е обратно пропорционална на разстоянието между тях. Тази сила действа между зарядите радиално, тоест линия между зарядите, следователно тя е радиален вектор между двата заряда.
Следователно два заряда от един и същи знак генерират положителна сила, например: - ∙ - = + или + ∙ + = +. От друга страна, два заряда с противоположни знаци генерират отрицателна сила, например: - ∙ + = - или + ∙ - = -.
Два заряда с един и същ знак обаче отблъскват (+ + / - -), но два заряда с различни знаци се привличат (+ - / - +).
Пример: ако разтриете тефлонова лента с ръкавица, ръкавицата е заредена положително и лентата е отрицателно заредена, така че когато се приближат, те се привличат. Сега, ако разтрием надут балон с косата си, балонът ще се зареди с отрицателна енергия и когато се приближи до тефлоновата лента, и двамата се отблъскват, защото имат един и същ тип заряд.
По същия начин тази сила зависи от електрическия заряд и разстоянието между тях, тя е основен принцип на електростатиката, както и закон, приложим за зарядите в покой в референтна рамка.
Струва си да се спомене, че за малки разстояния силите на електрическите заряди се увеличават, а за големи разстоянията силите на електрическите заряди намаляват, тоест намаляват, когато зарядите се отдалечават един от друг.
Величина на силата
Величината на електромагнитната сила е тази, която засяга тела, които съдържат електрически заряд, и това може да доведе до физическа или химическа трансформация, тъй като телата могат да се привличат или отблъскват.
Следователно величината, упражнена върху два електрически заряда, е равна на константата на средата, в която са разположени електрическите заряди, чрез коефициента между произведението на всеки от тях и разстоянието, което ги разделя на квадрат.
Величината на електростатичната сила е пропорционална на произведението на величината на зарядите q1 защото2. Електростатичната сила от близко разстояние е много мощна.
Примери за закона на Кулон
По-долу са дадени различни примери за упражнения, при които трябва да се прилага Законът на Кулон.
Пример 1
Имаме два електрически заряда, един от + 3c и един от -2c, разделени на разстояние от 3m. За да се изчисли силата, която съществува между двата заряда, е необходимо константата K да се умножи по произведението на двата заряда. Както се вижда на изображението, е получена отрицателна сила.
Илюстриран пример за прилагане на закона на Кулон:
Пример 2
Получихме товар 6 х 10-6С (q1), което е на 2 м от товар -4 х 10-6С (q2). И така, каква е величината на силата между тези два заряда?
да се. Коефициентите се умножават: 9 х 6 х 4 = 216.
б. Експонентите се добавят алгебрично: -6 и -6 = -12. Сега -12 + 9 = -3.
Отговор: F = 54 x 10-3 Н.
Примери за упражнения
1. Имаме товар 3 х 10-6С (q1) и друго натоварване от -8 x 10-6С (q2) на разстояние 2 m. Каква е величината на атрактивната сила, която съществува между двете?
Отговор: F = 54 X 10-3 Н.
2. Определете силата, действаща между два електрически заряда 1 x 10-6С (q1) и още 2,5 х 10 товар-6С (q2), които са в покой и във вакуум на разстояние 5 cm (не забравяйте да донесете cm до m следвайки Международната система от измервания).
Отговор: F = 9 N.
