Legea lui Coulomb în cuvinte simple
Povestea descoperirii
Sh.O. Pandantivul din 1785 a dovedit pentru prima dată în mod experimental interacțiunile descrise de lege. În experimentele sale, a folosit solzi speciale de torsiune. Cu toate acestea, încă din 1773, Cavendish a dovedit, folosind exemplul unui condensator sferic, că nu există niciun câmp electric în interiorul sferei. Acest lucru sugerează că forțele electrostatice variază în funcție de distanța dintre corpuri. Pentru a fi mai precis, distanța pătrată. Atunci studiile sale nu au fost publicate. Istoric, această descoperire a fost numită după Coulomb, iar cantitatea în care se măsoară sarcina are un nume similar.
formulare
Definiția legii lui Coulomb prevede:În vid Interacțiunea F a două corpuri încărcate este direct proporțională cu produsul modulelor lor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele.
Suna scurt, dar este posibil să nu fie clar pentru toată lumea. Cuvinte simple:Cu cât sunt mai mari sarcinile pe care le au corpurile și sunt mai aproape unul de celălalt, cu atât este mai mare forța.
Și invers:Dacă măriți distanța dintre taxe - forța va deveni mai mică.
Formula regulii Coulomb arată astfel:
Desemnarea literelor: q este mărimea încărcăturii, r este distanța dintre ele, k este coeficientul, depinde de sistemul de unități selectat.
Mărimea încărcăturii q poate fi condițională pozitivă sau negativă condițional. Această diviziune este foarte arbitrară. Când corpurile ating, acesta poate fi transmis de la unul la altul. Rezultă că același corp poate avea o sarcină de o mărime și semn diferit. O sarcină punctuală este o sarcină sau corp ale cărei dimensiuni sunt mult mai mici decât distanța unei interacțiuni posibile.
Trebuie avut în vedere faptul că mediul în care se află taxele afectează interacțiunea F. Întrucât este aproape egal în aer și în vid, descoperirea Coulomb este aplicabilă numai acestor medii, aceasta este una dintre condițiile de aplicare a acestui tip de formulă. Așa cum am menționat deja, în sistemul SI unitatea de încărcare este Coulomb, prescurtată Cl. Caracterizează cantitatea de energie electrică pe unitate de timp. Este derivat din unitățile SI de bază.
1 C = 1 A * 1 s
De remarcat că dimensiunea de 1 C este excesivă. Datorită faptului că transportatorii sunt respinși unul de celălalt, este dificil să le păstrați într-un corp mic, deși curentul în 1A este mic, dacă curge într-un conductor. De exemplu, un curent de 0,5 A curge în aceeași lampă cu incandescență de 100 W și mai mult de 10 A. curge într-un încălzitor electric. O astfel de forță (1 C) este aproximativ egală cu masa de 1 tonă care acționează asupra corpului din partea globului.
Este posibil să fi observat că formula este practic aceeași ca în interacțiunea gravitațională, numai dacă apar masele în mecanica newtoniană, atunci încărcările în electrostatică.
Formula Coulomb pentru un mediu dielectric
Coeficientul ținând cont de valorile sistemului SI este determinat în N2* m2/ Cl2. Este egal cu:
În multe manuale, acest coeficient poate fi găsit sub forma unei fracțiuni:
Aici e0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - aceasta este constanta electrica. Pentru un dielectric, E este constanta dielectrică a mediului, atunci legea Coulomb poate fi utilizată pentru a calcula forțele de interacțiune a sarcinilor pentru vid și mediu.
Având în vedere influența dielectricului, acesta are forma:
De aici vedem că introducerea unui dielectric între corpuri reduce forța F.
Cum sunt direcționate forțele
Încărcările interacționează între ele în funcție de polaritatea lor - sarcinile identice se resping reciproc, iar cele opuse (opuse) se atrag.
Apropo, aceasta este diferența principală față de legea similară a interacțiunii gravitaționale, unde corpurile sunt mereu atrase. Forțele sunt direcționate de-a lungul liniei trasate între ele, numită vector de rază. În fizică, notat ca r12 și ca vector de rază de la prima la a doua încărcare și invers. Forțele sunt direcționate de la centrul încărcării la sarcina opusă de-a lungul acestei linii, dacă sarcinile sunt opuse și în sens invers, dacă au același nume (două pozitive sau două negative). În formă vectorială:
Forța aplicată primei încărcături din partea celei de-a doua este notată ca F12. Atunci sub forma vectorială legea lui Coulomb este următoarea:
Pentru a determina forța aplicată la a doua sarcină, notația F21 și R21.
Dacă corpul are o formă complexă și este suficient de mare încât la o anumită distanță nu poate fi considerat punct, atunci este împărțit în secțiuni mici și fiecare secțiune este considerată ca o sarcină punctuală. După adăugarea geometrică a tuturor vectorilor rezultați, se obține forța rezultată. Atomii și moleculele interacționează între ele conform aceleiași legi.
Aplicație practică
Opera lui Coulomb este foarte importantă în electrostatică, în practică, este folosită într-o serie de invenții și dispozitive. Un exemplu izbitor este fulgerul. Cu ajutorul său, clădirile și instalațiile electrice sunt protejate de furtuni, prevenind astfel incendiul și defectarea echipamentelor. Când plouă cu furtună pe pământ, apare o încărcare indusă de o magnitudine mare, ei sunt atrași de partea norului. Se dovedește că pe suprafața pământului apare un câmp electric mare. În apropierea vârfului fulgerului, aceasta are o valoare mare, în urma acestui fapt, o descărcare de coronă este aprinsă din vârf (de la sol, prin fulger la nor). Încărcarea de pe pământ este atrasă de sarcina opusă a norului, în conformitate cu legea lui Coulomb. Aerul este ionizat, iar câmpul electric scade aproape de capătul fulgerului. Astfel, taxele nu se acumulează pe clădire, caz în care probabilitatea unui accident de trăsnet este mică. Dacă se produce o lovitură la clădire, atunci prin protecția împotriva trăsnetului, toată energia va trece la sol.
În cercetările științifice serioase, se folosește cea mai mare construcție a secolului XXI - acceleratorul de particule. În el, un câmp electric lucrează pentru creșterea energiei particulelor. Având în vedere aceste procese din punct de vedere al impactului asupra unei taxe punctuale de către un grup de taxe, atunci toate relațiile legii se dovedesc a fi corecte.
În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip care oferă o explicație detaliată a Legii Coulomb:
Util pe acest subiect:
Se încarcă ...
