Что такое закон Кулона?
Закон Кулона используется в области физики для вычислить электрическую силу, действующую между двумя зарядами в состоянии покоя.
Из этого закона можно предсказать, какой будет электростатическая сила притяжения или отталкивания между двумя частицами в зависимости от их электрического заряда и расстояния между ними.
Закон Кулона обязан своим названием французскому физику Шарлю-Огюстену де Кулону, который в 1875 году провозгласил этот закон, составляющий основу электростатики:
"Величина каждой из электрических сил, с которыми два точечных заряда взаимодействуют в состоянии покоя, прямо пропорциональна произведению величины обоих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния, которое разделяет их и имеет направление линии, соединяющей их. их. Сила отталкивания, если заряды одного знака, и силы притяжения, если они противоположного знака ».
Этот закон представлен следующим образом:
- F = электрическая сила притяжения или отталкивания в Ньютонах (Н). Подобные заряды отталкиваются, а противоположные - притягиваются.
- k = это Кулоновская постоянная или электрическая постоянная пропорциональности. Сила изменяется в зависимости от электрической проницаемости (ε) среды, будь то вода, воздух, масло, вакуум и другие.
- какие = значение электрических зарядов, измеренное в кулонах (Кл).
- р = расстояние между зарядами, измеряемое в метрах (м).
Следует отметить, что диэлектрическая проницаемость вакуума постоянна и является одной из наиболее широко используемых. Он рассчитывается следующим образом: ε 0 = 8,8541878176x10-12 C2 / (Нм2). Крайне важно учитывать диэлектрическую проницаемость материала.
Значение постоянной Кулона в Международной системе измерений составляет:
Этот закон учитывает только взаимодействие двух точечных зарядов одновременно и определяет только силу, существующую между q1 и что2 не считая нагрузок вокруг.
Кулон смог определить свойства электростатической силы, разработав крутильные весы в качестве исследовательского инструмента, который состоял из стержня, подвешенного на волокне, с возможностью скручивания и возврата в исходное положение.
Таким образом, Кулон мог измерить силу, действующую на точку на стержне, разместив несколько заряженных сфер на разных расстояниях, чтобы измерить силу притяжения или отталкивания при вращении стержня.
Электростатическая сила
Электрический заряд является свойством материи и является причиной явлений, связанных с электричеством.
Электростатика - это раздел физики, изучающий эффекты, возникающие в телах в соответствии с их электрическими зарядами в равновесии.
Электрическая сила (F) пропорциональна зарядам, которые собираются вместе, и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Эта сила действует между зарядами в радиальном направлении, то есть по линии между зарядами, следовательно, это радиальный вектор между двумя зарядами.
Следовательно, два заряда одного знака создают положительную силу, например: - ∙ - = + или + ∙ + = +. С другой стороны, два заряда с противоположными знаками создают отрицательную силу, например: - ∙ + = - или + ∙ - = -.
Однако два заряда с одинаковым знаком отталкивают (+ + / - -), а два заряда с разными знаками притягивают (+ - / - +).
Пример: если протереть тефлоновую ленту перчаткой, перчатка заряжается положительно, а лента - отрицательно, поэтому, когда они приближаются, они притягиваются друг к другу. Теперь, если мы потрет надувной шар нашими волосами, воздушный шар будет заряжен отрицательной энергией, и когда он приблизится к тефлоновой ленте, оба отталкиваются друг от друга, потому что имеют одинаковый тип заряда.
Точно так же эта сила зависит от электрического заряда и расстояния между ними, это фундаментальный принцип электростатики, а также закон, применимый к зарядам, находящимся в состоянии покоя в системе отсчета.
Следует отметить, что на малых расстояниях силы электрических зарядов увеличиваются, а на больших расстояниях силы электрических зарядов уменьшаются, то есть уменьшаются по мере удаления зарядов друг от друга.
Величина силы
Величина электромагнитной силы - это сила, которая воздействует на тела, содержащие электрический заряд, и может привести к физическому или химическому преобразованию, поскольку тела могут притягивать или отталкивать друг друга.
Следовательно, величина, оказываемая на два электрических заряда, равна постоянной среды, в которой электрические заряды расположены, как частное между произведением каждого из них и расстоянием, которое их разделяет в квадрате.
Величина электростатической силы пропорциональна произведению величины зарядов q.1 так как2. Электростатическая сила на близком расстоянии очень велика.
Примеры закона Кулона
Ниже приведены различные примеры упражнений, в которых следует применять закон Кулона.
Пример 1
У нас есть два электрических заряда, один из + 3c и один из -2c, разделенных расстоянием 3 м. Чтобы вычислить силу, существующую между обоими зарядами, необходимо умножить константу K на произведение обоих зарядов. Как видно на изображении, была получена отрицательная сила.
Иллюстрированный пример применения закона Кулона:
Пример 2
Получили нагрузку 6 х 10-6C (q1) на расстоянии 2 м от нагрузки -4 x 10-6C (q2). Итак, какова величина силы между этими двумя зарядами?
к. Коэффициенты умножаются: 9 х 6 х 4 = 216.
б. Показатели складываются алгебраически: -6 и -6 = -12. Теперь -12 + 9 = -3.
Ответ: F = 54 x 10-3 Н.
Примеры упражнений
1. У нас груз 3 х 10-6C (q1) и еще одна нагрузка -8 х 10-6C (q2) на расстоянии 2 м. Какова величина силы притяжения, существующей между ними?
Ответ: F = 54 X 10-3 Н.
2. Определите силу, действующую между двумя электрическими зарядами 1 x 10-6C (q1) и еще 2,5 х 10 нагрузок-6C (q2), которые находятся в состоянии покоя и в вакууме на расстоянии 5 см (не забудьте привести сантиметры в миллиметры в соответствии с Международной системой измерений).
Ответ: F = 9 Н.
