Coulombs lov i enkle ord

Opdagelseshistorie

Sh.O. Vedhæng i 1785 beviste for første gang eksperimentelt de interaktioner, der er beskrevet ved lov. I sine eksperimenter brugte han specielle torsionsskalaer. I 1773 blev det imidlertid bevist af Cavendish ved hjælp af eksemplet med en sfærisk kondensator, at der ikke er noget elektrisk felt inde i sfæren. Dette antyder, at de elektrostatiske kræfter varierer med afstanden mellem legeme. For at være mere præcis, den firkantede afstand. Derefter blev hans studier ikke offentliggjort. Historisk set blev denne opdagelse opkaldt efter Coulomb, og den mængde, hvor ladningen måles, har et lignende navn.

ordlyd

Definitionen af ​​Coulombs lov hedder:I et vakuum F-interaktion mellem to ladede legemer er direkte proportional med produktet af deres moduler og omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem dem.

Det lyder kort, men det er måske ikke klart for alle. I enkle ord:Jo større ladning kroppene har, og jo tættere de er på hinanden, desto større er styrken.

Og omvendt:Hvis du øger afstanden mellem ladningerne - bliver kraften mindre.

Formlen for Coulomb-reglen ser sådan ud:

Betegnelsen på bogstaverne: q er størrelsen på ladningen, r er afstanden mellem dem, k er koefficienten, afhænger af det valgte enhedssystem.

Størrelsen af ​​ladningen q kan være betinget positiv eller betinget negativ. Denne opdeling er meget vilkårlig. Når kropperne rører ved, kan det overføres fra hinanden. Det følger heraf, at det samme legeme kan have en ladning af en anden størrelse og tegn. En punktladning er en ladning eller et organ, hvis dimensioner er meget mindre end afstanden til en mulig interaktion.

Det skal huskes, at mediet, hvor ladningerne befinder sig, påvirker F-interaktionen. Da det næsten er lige i luft og i vakuum, finder opdagelsen af ​​Coulomb kun anvendelse på disse medier, dette er en af ​​betingelserne for anvendelse af denne formel. Som allerede nævnt er ladningsenheden i SI-systemet Coulomb, forkortet Cl. Det karakteriserer mængden af ​​elektricitet pr. Enhedstid. Det stammer fra de grundlæggende SI-enheder.

1 C = 1 A * 1 s

Det er værd at bemærke, at dimensionen på 1 C er for stor. På grund af det faktum, at transportørerne frastøder hinanden, er det vanskeligt at holde dem i en lille krop, skønt strømmen i 1A er lille, hvis den flyder i en leder. For eksempel strømmer en strøm på 0,5 A. i den samme glødelampe på 100 W. og mere end 10 A. i en elektrisk varmeovn. En sådan kraft (1 C) er omtrent lig med massen på 1 ton, der virker på kroppen fra siden af ​​kloden.

Du har måske bemærket, at formlen er næsten den samme som i gravitationsinteraktion, kun hvis masser forekommer i Newtonsk mekanik, så ladninger i elektrostatik.

Coulomb-formel til et dielektrisk medium

Koefficienten under hensyntagen til SI-systemets værdier bestemmes i N²* m²/ Cl². Det er lig med:

I mange lærebøger kan denne koefficient findes i form af en brøkdel:

Her e₀= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - dette er den elektriske konstant. For et dielektrikum er E den dielektriske konstant for mediet, så kan Coulomb-loven bruges til at beregne kræfterne i interaktion af ladningerne for vakuum og medium.

I betragtning af dielektrikets indflydelse har den formen:

Herfra ser vi, at introduktionen af ​​et dielektrikum mellem legemer reducerer kraften F.

Hvordan styres styrker

Ladningerne interagerer med hinanden afhængigt af deres polaritet - de identiske frastøder, og det modsatte (modsatte) tiltrækkes.

I øvrigt er dette den største forskel fra den lignende lov om gravitationsinteraktion, hvor kroppe altid tiltrækkes. Kræfterne er rettet langs den linje, der er trukket mellem dem, kaldet radiusvektoren. I fysik, betegnet som r₁₂ og som en radiusvektor fra den første til den anden ladning og vice versa. Kræfterne dirigeres fra midten af ​​ladningen til den modsatte ladning langs denne linje, hvis ladningerne er modsat, og i den modsatte retning, hvis de har samme navn (to positive eller to negative). I vektorform:

Kraften, der påføres den første ladning fra siden af ​​den anden betegnes som F_12. I vektorform er Coulombs lov således:

For at bestemme den kraft, der påføres den anden ladning, notationen F₂₁ og R₂₁.

Hvis kroppen har en kompleks form, og den er stor nok til, at den i en given afstand ikke kan betragtes som et punkt, er den opdelt i små sektioner, og hvert afsnit betragtes som en punktladning. Efter geometrisk tilsætning af alle de resulterende vektorer opnås den resulterende kraft. Atomer og molekyler interagerer med hinanden i henhold til den samme lov.

Praktisk ansøgning

Coulombs arbejde er meget vigtigt inden for elektrostatik; det bruges i praksis i en række opfindelser og enheder. Et slående eksempel er lynet. Med sin hjælp er bygninger og elektriske installationer beskyttet mod tordenvejr, hvilket forhindrer brand og udstyr. Når det regner med tordenvejr på jorden, vises der en induceret ladning i en stor størrelse, de tiltrækkes til skyens side. Det viser sig, at der vises et stort elektrisk felt på jordoverfladen. Tæt på spidsen af ​​lynstangen har den en stor værdi, som et resultat af dette antændes en koronaudladning fra spidsen (fra jorden, gennem lynstangen til skyen). Ladningen fra jorden tiltrækkes af den modsatte ladning af skyen i henhold til loven fra Coulomb. Luft ioniseres, og det elektriske felt aftager nær slutningen af ​​lynstangen. Således akkumuleres der ikke afgifter på bygningen, i hvilket tilfælde sandsynligheden for et lynnedslag er lille. Hvis der opstår et slag mod bygningen, vil al energien gå ned til jorden gennem lynbeskyttelse.

I seriøs videnskabelig forskning anvendes den største konstruktion i det 21. århundrede - partikelacceleratoren. I det udfører et elektrisk felt arbejdet med at øge partiklenergien. I betragtning af disse processer set fra en gruppe af gebyrers indvirkning på en punktafgift, viser det sig, at alle forhold i loven er gyldige.

Endelig anbefaler vi at se en video, der giver en detaljeret forklaring af Coulomb-loven:

Nyttig til emnet:

• Joule-Lenz lov
• Ledermodstand mod temperatur
• Gimlet regler
• Ohms lov i enkle ord