قانون كولومب بكلمات بسيطة
قصة ديسكفري
Sh.O. أثبتت القلادة في عام 1785 لأول مرة بشكل تجريبي التفاعلات التي وصفها القانون. في تجاربه ، استخدم موازين التواء خاصة. ومع ذلك ، في عام 1773 ، أثبت كافنديش ، باستخدام مثال مكثف كروي ، أنه لا يوجد مجال كهربائي داخل الكرة. هذا يشير إلى أن القوى الكهروستاتيكية تختلف مع المسافة بين الأجسام. لتكون أكثر دقة ، المسافة المربعة. ثم لم تنشر دراساته. تاريخيا ، تم تسمية هذا الاكتشاف بعد كولوم ، والكمية التي يتم قياس الشحنة بها اسم مماثل.
الصياغة
ينص تعريف قانون كولوم على ما يلي:في الفراغ يتناسب تفاعل F بين جسمين مشحونين بشكل مباشر مع منتج وحداتهم ويتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما.
يبدو قصيرًا ، ولكن قد لا يكون واضحًا للجميع. بكلمات بسيطة:كلما زادت شحنة الأجسام وكلما اقتربت من بعضها البعض ، زادت القوة.
والعكس صحيح:إذا قمت بزيادة المسافة بين الشحنات - ستصبح القوة أقل.
تبدو صيغة قاعدة كولوم كما يلي:
تعيين الحروف: q هو حجم الشحنة ، r هي المسافة بينهما ، و k هو المعامل ، ويعتمد على النظام المختار للوحدات.
يمكن أن يكون حجم الشحنة q موجبًا مشروطًا أو سلبيًا مشروطًا. هذا التقسيم تعسفي للغاية. عندما تلمس الجثث ، يمكن أن تنتقل من واحد إلى آخر. ويترتب على ذلك أن الجسم نفسه يمكن أن يكون له شحنة بحجم وعلامة مختلفين. الشحنة النقطية هي شحنة أو جسم تكون أبعاده أصغر بكثير من مسافة التفاعل المحتمل.
يجب أن يوضع في الاعتبار أن الوسط الذي توجد فيه الرسوم يؤثر على تفاعل F. نظرًا لأنه يكاد يكون متساويًا في الهواء وفي الفراغ ، فإن اكتشاف Coulomb لا ينطبق إلا على هذه الوسائط ، وهذا أحد شروط تطبيق هذا النوع من الصيغة. كما ذكرنا سابقًا ، في نظام SI ، فإن وحدة الشحن هي Coulomb ، مختصر Cl. يميز كمية الكهرباء لكل وحدة زمنية. مشتق من وحدات SI الأساسية.
1 ج = 1 أ * 1 ثانية
تجدر الإشارة إلى أن البعد 1 C مفرط. نظرًا لحقيقة أن الناقلات تتنافر ، فمن الصعب الاحتفاظ بها في جسم صغير ، على الرغم من أن التيار في 1A صغير ، إذا كان يتدفق في موصل. على سبيل المثال ، يتدفق تيار 0.5 أمبير في نفس المصباح المتوهج 100 واط ، وأكثر من 10 أمبير في السخان الكهربائي. هذه القوة (1 درجة مئوية) تساوي تقريبًا كتلة 1 طن تعمل على الجسم من جانب الكرة الأرضية.
ربما لاحظت أن الصيغة هي نفسها تقريبًا كما في تفاعل الجاذبية ، فقط إذا ظهرت الكتل في ميكانيكا نيوتن ، ثم يتم شحنها في الكهرباء الساكنة.
صيغة كولوم لوسط عازل
يتم تحديد المعامل مع مراعاة قيم نظام SI في N2* م2/ Cl2. وهي تساوي:
في العديد من الكتب المدرسية ، يمكن العثور على هذا المعامل على شكل كسر:
هنا ه0= 8.85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - هذا هو الثابت الكهربائي. بالنسبة للعزل الكهربائي ، E هو ثابت العزل الكهربائي للوسيط ، ثم يمكن استخدام قانون كولوم لحساب قوى تفاعل شحنات الفراغ والوسيط.
بالنظر إلى تأثير العازل ، فإنه يحتوي على الشكل:
من هنا نرى أن إدخال عازل بين الأجسام يقلل من القوة F.
كيف يتم توجيه القوات
تتفاعل الشحنات مع بعضها البعض اعتمادًا على قطبيتها - تتنافر الشحنات المتطابقة ، وينجذب العكس (عكس).
بالمناسبة ، هذا هو الاختلاف الرئيسي عن قانون الجاذبية المتشابه ، حيث تنجذب الأجسام دائمًا. يتم توجيه القوى على طول الخط المرسوم بينهما ، ويسمى متجه الشعاع. في الفيزياء ، يشار إلى ص12 وكناقل نصف قطري من الشحنة الأولى إلى الشحنة الثانية والعكس صحيح. يتم توجيه القوى من مركز الشحنة إلى الشحنة المقابلة على طول هذا الخط ، إذا كانت الشحنات متقابلة ، وفي الاتجاه المعاكس ، إذا كانت من نفس الاسم (اثنان موجب أو سلبيان). في شكل ناقل:
يُشار إلى القوة المطبقة على الشحنة الأولى من جانب الثانية بأنها F12. ثم في شكل ناقل قانون كولوم هو على النحو التالي:
لتحديد القوة المطبقة على الشحنة الثانية ، الترقيم F21 و R21.
إذا كان الجسم له شكل معقد وكان كبيرًا بما فيه الكفاية بحيث لا يمكن اعتباره على مسافة معينة نقطة ، ثم يتم تقسيمه إلى أقسام صغيرة ويعتبر كل قسم شحنة نقطية. بعد إضافة هندسية لجميع المتجهات الناتجة ، يتم الحصول على القوة الناتجة. تتفاعل الذرات والجزيئات مع بعضها وفقًا لنفس القانون.
تطبيق عملي
يعد عمل كولوم مهمًا جدًا في الكهرباء الساكنة ؛ عمليًا ، يتم استخدامه في عدد من الاختراعات والأجهزة. ومن الأمثلة اللافتة على ذلك قضيب البرق. بمساعدتها ، تتم حماية المباني والمنشآت الكهربائية من العواصف الرعدية ، وبالتالي منع تعطل الحريق والمعدات. عندما تمطر مع عاصفة رعدية على الأرض تظهر شحنة مستحثة ذات حجم كبير ، تنجذب إلى جانب السحابة. اتضح أن مجالًا كهربائيًا كبيرًا يظهر على سطح الأرض. بالقرب من طرف قضيب البرق ، له قيمة كبيرة ، ونتيجة لذلك ، يتم إشعال إفراز الاكليل من الحافة (من الأرض ، عبر قضيب البرق إلى السحابة). تنجذب الشحنة من الأرض إلى الشحنة المعاكسة للسحابة ، وفقًا لقانون كولوم. يتأين الهواء ، وينخفض المجال الكهربائي بالقرب من نهاية قضيب البرق. وبالتالي ، لا تتراكم الرسوم على المبنى ، وفي هذه الحالة يكون احتمال ضربة البرق صغيرًا. إذا حدثت ضربة للمبنى ، فعندئذ من خلال الحماية من الصواعق ، ستذهب كل الطاقة إلى الأرض.
في البحث العلمي الجاد ، يتم استخدام أعظم بناء في القرن الحادي والعشرين - معجل الجسيمات. في ذلك ، يعمل المجال الكهربائي على زيادة طاقة الجسيمات. بالنظر إلى هذه العمليات من وجهة نظر التأثير على تهمة نقطة من قبل مجموعة من الرسوم ، فإن جميع العلاقات القانونية تصبح صحيحة.
أخيرًا ، نوصي بمشاهدة مقطع فيديو يقدم شرحًا تفصيليًا لقانون كولوم:
مفيد في الموضوع:
جار التحميل...
