Coulombs lov i enkle ord

Oppdagelseshistorie

Sh.O. Anhenget i 1785 beviste for første gang eksperimentelt samhandlingene beskrevet ved lov. I eksperimentene brukte han spesielle torsjonsskalaer. Imidlertid, tilbake i 1773, ble det bevist av Cavendish ved å bruke eksemplet med en sfærisk kondensator, at det ikke er noe elektrisk felt inne i sfæren. Dette antyder at de elektrostatiske kreftene varierer med avstanden mellom kroppene. For å være mer presis, den kvadratiske avstanden. Da ble ikke studiene publisert. Historisk sett ble dette funnet oppkalt etter Coulomb, og mengden ladningen måles i har et lignende navn.

ordlyd

Definisjonen av Coulombs lov sier:I et vakuum F samhandling av to ladede legemer er direkte proporsjonal med produktet av modulene deres og omvendt proporsjonalt med kvadratet på avstanden mellom dem.

Det høres kort ut, men det er kanskje ikke tydelig for alle. I enkle ord:Jo større belastning kroppene har, og jo nærmere de er hverandre, desto større er styrken.

Og vice versa:Øker du avstanden mellom ladningene - vil kraften bli mindre.

Formelen til Coulomb-regelen ser slik ut:

Betegnelsen på bokstavene: q er størrelsen på ladningen, r er avstanden mellom dem, k er koeffisienten, avhenger av det valgte enhetssystemet.

Størrelsen på ladningen q kan være betinget positiv eller betinget negativ. Denne inndelingen er veldig vilkårlig. Når kroppene berører, kan det overføres fra en til en annen. Det følger at den samme kroppen kan ha en ladning i en annen størrelsesorden og tegn. En poengladning er en ladning eller kropp med dimensjoner som er mye mindre enn avstanden til en mulig samhandling.

Det må huskes at mediet som ladningene ligger i, påvirker F-samspillet. Siden det er nesten likt i luft og i vakuum, er oppdagelsen av Coulomb bare aktuelt for disse mediene, dette er en av betingelsene for å anvende denne formelen. Som allerede nevnt, i SI-systemet er ladeenheten Coulomb, forkortet Cl. Den kjennetegner mengden strøm per tidsenhet. Det er avledet fra de grunnleggende SI-enhetene.

1 C = 1 A * 1 s

Det er verdt å merke seg at dimensjonen til 1 C er overdreven. På grunn av det faktum at bærerne frastøter hverandre, er det vanskelig å holde dem i en liten kropp, selv om strømmen i 1A er liten, hvis den flyter i lederen. For eksempel strømmer en strøm på 0,5 A. i den samme glødelampen på 100 W. og mer enn 10 A. strømmer i en elektrisk varmeovn. En slik kraft (1 C) er omtrent lik massen på 1 tonn som virker på kroppen fra siden av kloden.

Du har kanskje lagt merke til at formelen er praktisk talt den samme som i gravitasjonsinteraksjonen, bare hvis masser forekommer i Newtonsk mekanikk, så lades i elektrostatikk.

Coulomb-formel for et dielektrisk medium

Koeffisienten som tar hensyn til verdiene til SI-systemet bestemmes i N²* m²/ Cl². Det er lik:

I mange lærebøker kan denne koeffisienten finnes i form av en brøkdel:

Her e₀= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - dette er den elektriske konstanten. For et dielektrikum er E den dielektriske konstanten til mediet, deretter kan Coulomb-loven brukes til å beregne kreftene i samspillet mellom ladninger for vakuum og medium.

Gitt påvirkning av dielektrikum, har den formen:

Herfra ser vi at innføring av et dielektrikum mellom legemer reduserer kraften F.

Hvordan styrkes styrker

Avgifter samhandler med hverandre avhengig av deres polaritet - identiske ladninger frastøter hverandre, og motsatte (motsatte) tiltrekker seg.

For øvrig er dette hovedforskjellen fra den lignende loven om gravitasjonsinteraksjon, der kropper alltid tiltrekkes. Kreftene er rettet langs linjen trukket mellom dem, kalt radiusvektoren. I fysikk, betegnet som r₁₂ og som radiusvektor fra den første til den andre ladningen og omvendt. Kreftene ledes fra senteret av ladningen til motsatt ladning langs denne linjen, hvis ladningene er motsatte, og i motsatt retning, hvis de har samme navn (to positive eller to negative). I vektorform:

Kraften som påføres den første ladningen fra siden av den andre betegnes som F_12. I vektorform er Coulombs lov således:

For å bestemme kraften som påføres den andre ladningen, notasjonen F₂₁ og R₂₁.

Hvis kroppen har en sammensatt form og den er stor nok til at den på en gitt avstand ikke kan betraktes som punkt, blir den delt inn i små seksjoner og hver seksjon blir betraktet som en poengladning. Etter geometrisk tilsetning av alle resulterende vektorer oppnås den resulterende kraft. Atomer og molekyler samvirker med hverandre i henhold til samme lov.

Praktisk anvendelse

Coulombs arbeid er veldig viktig innen elektrostatikk, og i praksis brukes det i en rekke oppfinnelser og enheter. Et slående eksempel er lynet. Med sin hjelp er bygninger og elektriske installasjoner beskyttet mot tordenvær, og dermed forhindrer brann og utstyrsfeil. Når det regner med tordenvær på jorden dukker det opp en indusert ladning i stor størrelse, og de blir tiltrukket av siden av skyen. Det viser seg at et stort elektrisk felt dukker opp på jordoverflaten. Nær spissen av lynstangen har den en stor verdi, som et resultat av dette blir en koronautladning antent fra spissen (fra bakken, gjennom lynstangen til skyen). Ladningen fra jorden tiltrekkes av den motsatte ladningen av skyen, i henhold til loven fra Coulomb. Luft blir ionisert, og det elektriske feltet avtar nær enden av lynstangen. Dermed akkumuleres det ikke kostnader på bygningen, i så fall er sannsynligheten for et lynnedslag liten. Hvis det blåser et bygg, vil all energien gå ned i bakken gjennom lynbeskyttelse.

I seriøs vitenskapelig forskning brukes den største konstruksjonen i det 21. århundre - partikkelakseleratoren. I det gjør et elektrisk felt arbeidet med å øke partikkelenergien. Tatt i betraktning disse prosessene fra en gruppe av sikters innvirkning på en poengavgift, viser det seg at alle forhold til loven er rettferdige.

Til slutt anbefaler vi å se en video som gir en detaljert forklaring av Coulomb Law:

Nyttig på emnet:

• Joule-Lenz lov
• Ledermotstand kontra temperatur
• Gimlet regler
• Ohms lov i enkle ord