Coulomb törvénye egyszerű szavakkal
Felfedezési történet
Sh.O. A medál 1785-ben először kísérletileg bizonyította a törvény által leírt kölcsönhatásokat. Kísérleteiben speciális torziós mérleget használt. Cavendish azonban gömbkondenzátor példájával bizonyította már 1773-ban, hogy a gömb belsejében nincs elektromos mező. Ez arra utal, hogy az elektrosztatikus erők a testek távolsága szerint változnak. Pontosabban, a négyzet távolsága. Aztán tanulmányait nem tették közzé. Történelmileg ez a felfedezés Coulomb elnevezés volt, és a töltés mérésének mennyisége hasonló névvel rendelkezik.
kiszerelés
Coulomb törvényének meghatározása kimondja:Vákuumban Két töltött test kölcsönhatása közvetlenül arányos a modulok eredményével és fordítva arányos a köztük levő távolság négyzetével.
Rövidnek hangzik, de lehet, hogy nem mindenki számára világos. Egyszerű szavakkal:Minél nagyobb a testek töltése és minél közelebb állnak egymáshoz, annál nagyobb az erő.
És fordítva:Ha növeli a töltések közötti távolságot - az erő kevesebb lesz.
A Coulomb-szabály képlete így néz ki:
A betűk megnevezése: q a töltés nagysága, r a köztük lévő távolság, k az együttható, a választott mértékegység-rendszertől függ.
A q töltés nagysága lehet feltételesen pozitív vagy feltételesen negatív. Ez a megosztás nagyon önkényes. Amikor a testek megérintetik, akkor átvihetők egyikről a másikra. Ebből következik, hogy ugyanazon test eltérő nagyságú és jelű töltéssel rendelkezik. A pont töltés olyan töltés vagy test, amelynek méretei sokkal kisebbek, mint a lehetséges kölcsönhatás távolsága.
Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az a közeg, amelyben a töltések megtalálhatók, befolyásolja az F interakciót. Mivel a levegőben és a vákuumban szinte egyenlő, a Coulomb felfedezése csak ezekre a közegekre alkalmazható, ez az egyik feltétele az ilyen típusú képletek alkalmazásának. Mint már említettük, az SI rendszerben a töltési egység a Coulomb, rövidítve Cl. Ez jellemzi az egységenkénti villamosenergia-mennyiséget. Az alapvető SI egységekből származik.
1 C = 1 A * 1 s
Érdemes megjegyezni, hogy az 1 C mérete túlzott. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a hordozók visszataszítják egymást, nehéz őket egy kis testben tartani, bár az 1A-ban az áram kis, ha a vezetőben áramlik. Például ugyanabban a 100 W izzólámpaban 0,5 A áram áramlik, és elektromos melegítőben több mint 10 A. Ez az erő (1 C) megközelítőleg megegyezik a testnek a földgömb oldaláról ható 1 tonnás tömegével.
Lehet, hogy észrevetted, hogy a képlet gyakorlatilag ugyanaz, mint a gravitációs kölcsönhatásban, csak akkor, ha a tömegek megjelennek a newtoni mechanikában, majd az elektrosztatikában töltöttek.
Coulomb képlet dielektromos közegre
Az SI-rendszer értékét figyelembe vevő együtthatót N-ben kell meghatározni2* m2/ Cl2. Ez egyenlő:
Számos tankönyvben ez az együttható tört formájában található:
Itt e0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - ez az elektromos állandó. Dielektrikum esetén E a közeg dielektromos állandója, akkor a Coulomb-törvény felhasználható a töltések kölcsönhatásának erõinek kiszámításához a vákuum és a közeg számára.
Tekintettel a dielektrikum befolyására, ennek a következő formája van:
Innentől láthatjuk, hogy a testek közötti dielektrikum bevezetése csökkenti az F erőt.
Hogyan irányítják az erők?
A töltések polaritástól függően kölcsönhatásba lépnek - azonos töltések visszatükrözik egymást, ellentétes (ellentétes) vonzza.
Mellesleg, ez a fő különbség a gravitációs kölcsönhatás hasonló törvényéhez képest, ahol a testek mindig vonzódnak. Az erőket a közöttük húzott vonal mentén, a sugárvektornak nevezzük. A fizikában r-ként jelöljük12 és sugárvektorként az elsőtől a második töltésig és fordítva. Az erőket a töltés közepétől a vonal mentén az ellenkező töltésre irányítják, ha a töltések ellentétesek, és ellenkező irányba, ha azonos nevűek (két pozitív vagy két negatív). Vektoros formában:
Az első töltésre a második oldalról kifejtett erőt F jelöli12. Akkor vektor formában Coulomb törvénye a következő:
A második töltésre kifejtett erő meghatározásához az F jelölést kell használni21 és R21.
Ha a test bonyolult alakú, és elég nagy, hogy egy adott távolságon belül ne lehessen pontnak tekinteni, akkor kis részekre osztja, és az egyes szakaszokat pont töltésnek kell tekinteni. Az összes kapott vektor geometriai hozzáadása után megkapjuk a kapott erőt. Az atomok és a molekulák ugyanazon törvény szerint kölcsönhatásba lépnek egymással.
Gyakorlati alkalmazás
Coulomb munkája nagyon fontos az elektrosztatika területén, a gyakorlatban számos találmányban és eszközben használják. Kiváló példa erre a villámrúd. Segítségével az épületeket és az elektromos berendezéseket megvédik a zivataroktól, ezáltal megakadályozzák a tűz és a berendezések meghibásodását. Ha zivatarral esik a földre, nagy mértékű indukált töltés jelenik meg, és a felhő oldalához vonzza őket. Kiderült, hogy egy nagy elektromos mező jelenik meg a föld felszínén. A villámrúd csúcsa közelében nagy értékű, ennek eredményeként egy koronás kisülés meggyullad a hegyről (a talajtól, a villámrúdon keresztül a felhőig). A földi töltést a felhő ellentétes töltésével vonzza, a Coulomb törvénye szerint. A levegő ionizálódik, és az elektromos mező a villámrúd vége közelében csökken. Így az épületen nem halmozódnak fel töltések, ebben az esetben a villámcsapás valószínűsége csekély. Ha az épület robbant, az villámvédelem révén az összes energia a földre kerül.
Komoly tudományos kutatások során a 21. század legnagyobb konstrukcióját használják - a részecskegyorsítót. Ebben egy elektromos mező növeli a részecske energiáját. Figyelembe véve ezeket a folyamatokat a díjcsoportok által a pontdíjra gyakorolt hatás szempontjából, a törvény minden kapcsolata tisztességesnek bizonyul.
Végül azt javasoljuk, hogy nézzen meg egy videót, amely részletesen leírja a Coulomb-törvényt:
Hasznos a témában:
Betöltés ...
