Kulona likums vienkāršos vārdos
Atklāšanas stāsts
Š.O. Kulons 1785. gadā pirmo reizi eksperimentāli pierādīja likumos aprakstīto mijiedarbību. Savos eksperimentos viņš izmantoja īpašas vērpes skalas. Tomēr jau 1773. gadā Kavendišs, izmantojot sfēriska kondensatora piemēru, pierādīja, ka sfēras iekšpusē nav elektriskā lauka. Tas liek domāt, ka elektrostatiskie spēki mainās atkarībā no attāluma starp ķermeņiem. Precīzāk sakot, kvadrāta attālums. Tad viņa pētījumi netika publicēti. Vēsturiski šis atklājums tika nosaukts pēc Kulona vārda, un daudzumam, kurā tiek mērīta lādiņa, ir līdzīgs nosaukums.
Formulējums
Kulona likuma definīcijā teikts:Vakuumā Divu uzlādētu ķermeņu F mijiedarbība ir tieši proporcionāla to moduļu iznākumam un apgriezti proporcionāla attāluma starp tiem kvadrātam.
Tas izklausās īsi, taču visiem tas var nebūt skaidrs. Vienkāršiem vārdiem sakot:Jo lielāka ir ķermeņu uzlāde un jo tuvāk tie atrodas viens otram, jo lielāks spēks.
Un otrādi:Palielinot attālumu starp lādiņiem - spēks kļūs mazāks.
Kulona noteikuma formula izskatās šādi:
Burtu apzīmējums: q ir lādiņa lielums, r ir attālums starp tiem, k ir koeficients, atkarīgs no izvēlētās vienību sistēmas.
Lādiņa q lielums var būt nosacīti pozitīvs vai nosacīti negatīvs. Šis dalījums ir ļoti patvaļīgs. Kad ķermeņi pieskaras, to var pārnest no viena uz otru. No tā izriet, ka vienam un tam pašam ķermenim var būt atšķirīga lieluma un zīmes lādiņš. Punkta lādiņš ir lādiņš vai ķermenis, kura izmēri ir daudz mazāki nekā iespējamās mijiedarbības attālums.
Jāpatur prātā, ka vide, kurā atrodas lādiņi, ietekmē F mijiedarbību. Tā kā tas ir gandrīz vienāds gaisā un vakuumā, Kulona atklājums ir piemērojams tikai šīm barotnēm, tas ir viens no nosacījumiem šāda veida formulu piemērošanai. Kā jau minēts, SI sistēmā maksas vienība ir Kulons, saīsināti Cl. Tas raksturo elektrības daudzumu laika vienībā. To iegūst no SI pamatvienībām.
1 C = 1 A * 1 s
Ir vērts atzīmēt, ka 1 C dimensija ir pārmērīga. Sakarā ar to, ka nesējus atgrūž viens no otra, ir grūti turēt tos mazā korpusā, kaut arī strāva 1A ir maza, ja tā plūst vadītājā. Piemēram, tajā pašā 100 W kvēlspuldzē plūst strāva 0,5 A, bet elektriskajā sildītājā plūst vairāk nekā 10 A. Šāds spēks (1 C) ir aptuveni vienāds ar 1 tonnas masu, kas iedarbojas uz ķermeni no zemeslodes puses.
Jūs, iespējams, pamanījāt, ka formula ir praktiski tāda pati kā gravitācijas mijiedarbībā, tikai tad, ja masas parādās Ņūtona mehānikā, bet lādiņi - elektrostatikā.
Kulona formula dielektriskai barotnei
Koeficientu, ņemot vērā SI sistēmas vērtības, nosaka ar skaitli N2* m2/ Cl2. Tas ir vienāds ar:
Daudzās mācību grāmatās šo koeficientu var atrast frakcijas formā:
Šeit e0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - tā ir elektriskā konstante. Dielektrikam E ir barotnes dielektriskā konstante, tad Kulona likumu var izmantot, lai aprēķinātu vakuuma un barotnes lādiņu mijiedarbības spēkus.
Ņemot vērā dielektriķa ietekmi, tam ir šāda forma:
No šejienes mēs redzam, ka dielektriķa ieviešana starp ķermeņiem samazina spēku F.
Kā tiek virzīti spēki
Lādiņi mijiedarbojas viens ar otru atkarībā no to polaritātes - identiski lādiņi atgrūž viens otru, un pretēji (pretēji) piesaista.
Starp citu, šī ir galvenā atšķirība no līdzīga gravitācijas mijiedarbības likuma, kurā ķermeņi vienmēr tiek piesaistīti. Spēki tiek virzīti pa līniju, kas novilkta starp tām, ko sauc par rādiusa vektoru. Fizikā apzīmēts kā r12 un kā rādiusa vektoru no pirmās uz otro lādiņu un otrādi. Spēki tiek novirzīti no lādiņa centra uz pretējo lādiņu pa šo līniju, ja lādiņi ir pretēji, un pretējā virzienā, ja tiem ir vienāds nosaukums (divi pozitīvi vai divi negatīvi). Vektoru formā:
Pirmajam lādiņam no otrā sāna pieliktais spēks tiek apzīmēts ar F12. Tad vektoru formā Kulona likums ir šāds:
Lai noteiktu otrajam lādiņam pielikto spēku, tiek izmantots apzīmējums F21 un R21.
Ja ķermenim ir sarežģīta forma un tas ir pietiekami liels, ka noteiktā attālumā to nevar uzskatīt par punktu, tad tas tiek sadalīts mazās sekcijās un katru sekciju uzskata par punktveida lādiņu. Pēc visu iegūto vektoru ģeometriskas pievienošanas tiek iegūts iegūtais spēks. Atomi un molekulas savstarpēji mijiedarbojas saskaņā ar to pašu likumu.
Praktiska pielietošana
Kulona darbs ir ļoti svarīgs elektrostatikā, praksē tas tiek izmantots daudzos izgudrojumos un ierīcēs. Spilgts piemērs ir zibensnovedējs. Ar tās palīdzību ēkas un elektriskās instalācijas tiek aizsargātas no pērkona negaisiem, tādējādi novēršot ugunsgrēku un aprīkojuma kļūmes. Kad virs zemes līst negaiss, parādās liela izmēra izraisīts lādiņš, un tie tiek piesaistīti mākoņa pusē. Izrādās, ka uz zemes virsmas parādās liels elektriskais lauks. Netālu no zibens spieķa gala tam ir liela vērtība, kā rezultātā no gala (no zemes caur zibens stieni līdz mākonim) tiek aizdedzināta korona izlāde. Saskaņā ar Kulombas likumu zemes lādiņš tiek piesaistīts pretējam mākoņa lādiņam. Gaiss tiek jonizēts, un elektriskais lauks samazinās tuvu zibens spieķa galam. Tādējādi uz ēku neuzkrājas maksas, šajā gadījumā zibens spēriena varbūtība ir maza. Ja notiek ēkas trieciens, caur zibensaizsardzību visa enerģija nonāks zemē.
Smagos zinātniskos pētījumos tiek izmantota 21. gadsimta lielākā konstrukcija - daļiņu paātrinātājs. Tajā elektriskais lauks palielina daļiņu enerģiju. Ņemot vērā šos procesus no maksas grupas ietekmes uz punktveida maksu, visas likuma attiecības izrādās godīgas.
Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties videoklipu, kurā sniegts detalizēts Kulona likuma skaidrojums:
Noderīga tēma:
Notiek ielāde ...
