Coulombov zákon jednoduchými slovami
Objav príbehu
Sh.O. Prívesok v roku 1785 prvýkrát experimentálne preukázal interakcie opísané zákonom. Pri svojich experimentoch používal špeciálne torzné stupnice. Avšak už v roku 1773 Cavendish preukázal na príklade sférického kondenzátora, že vnútri gule nie je elektrické pole. To naznačuje, že elektrostatické sily sa líšia v závislosti od vzdialenosti medzi telesami. Presnejšie povedané, druhá mocnina. Potom jeho štúdie neboli zverejnené. Historicky bol tento objav pomenovaný po Coulombovi a množstvo, v ktorom sa náboj meria, má podobné meno.
formulácia
Definícia Coulombovho zákona stanovuje:Vo vákuu F interakcia dvoch nabitých telies je priamo úmerná súčinu ich modulov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.
Znie to krátko, ale nemusí byť každému jasné. Jednoducho povedané:Čím väčšie sú telá náboj a čím bližšie sú k sebe, tým väčšia je sila.
A naopak:Ak zväčšíte vzdialenosť medzi nábojmi - sila sa zníži.
Vzorec Coulombovho pravidla vyzerá takto:
Označenie písmen: q je veľkosť náboja, r je vzdialenosť medzi nimi, k je koeficient, závisí od vybraného systému jednotiek.
Rozsah náboja q môže byť podmienečne pozitívny alebo podmienečne negatívny. Toto rozdelenie je veľmi svojvoľné. Keď sa telá dotknú, môžu sa prenášať z jedného na druhého. Z toho vyplýva, že rovnaké telo môže mať náboj rôznej veľkosti a znamenia. Bodový náboj je náboj alebo telo, ktorého rozmery sú oveľa menšie ako vzdialenosť možnej interakcie.
Malo by sa pamätať na to, že médium, v ktorom sú umiestnené náboje, ovplyvňuje interakciu F. Pretože je takmer rovnaký vo vzduchu a vo vákuu, objav Coulomb je použiteľný iba pre tieto médiá, to je jedna z podmienok pre aplikáciu tohto typu receptúry. Ako už bolo uvedené, v systéme SI je poplatkovou jednotkou Coulomb, skrátene Cl. Charakterizuje množstvo elektriny za jednotku času. Je odvodený zo základných jednotiek SI.
1 C = 1 A * 1 s
Je potrebné poznamenať, že rozmer 1 C je neprimeraný. Vzhľadom na to, že sa nosiče navzájom odpudzujú, je ťažké udržať ich v malom telese, hoci prúd v 1A je malý, ak tečie vo vodiči. Napríklad prúd 0,5 A prúdi v tej istej žiarovke s výkonom 100 W a do elektrického ohrievača prúdi viac ako 10 A. Takáto sila (1 C) sa približne rovná hmotnosti 1 tony pôsobiacej na telo zo strany zemegule.
Možno ste si všimli, že vzorec je takmer rovnaký ako v gravitačnej interakcii, iba ak sa masy objavia v newtonovskej mechanike, potom náboje v elektrostatike.
Coulombov vzorec pre dielektrické médium
Koeficient zohľadňujúci hodnoty systému SI je stanovený v N2* m2/ Cl2, Rovná sa:
V mnohých učebniciach sa tento koeficient nachádza vo forme zlomku:
Tu napr0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - toto je elektrická konštanta. Pre dielektrikum je E dielektrická konštanta média, potom sa na výpočet sily interakcie nábojov pre vákuum a médium môže použiť Coulombov zákon.
Vzhľadom na vplyv dielektrika má tento tvar:
Odtiaľto vidíme, že zavedenie dielektrika medzi telesami znižuje silu F.
Ako smerujú sily
Nálože sa vzájomne ovplyvňujú v závislosti od ich polarity - tie isté sa odpudzujú a opak (opačný) je priťahovaný.
Mimochodom, toto je hlavný rozdiel od podobného zákona gravitačnej interakcie, kde sú orgány vždy priťahované. Sily sú smerované pozdĺž priamky vedenej medzi nimi, ktorá sa nazýva vektor polomeru. Vo fyzike, označovaný ako r12 a ako vektor polomeru od prvého po druhý náboj a naopak. Sily sú nasmerované zo stredu náboja na opačný náboj pozdĺž tejto priamky, ak sú náboje opačné, av opačnom smere, ak sú rovnakého mena (dve kladné alebo dve záporné hodnoty). Vo vektorovej podobe:
Sila pôsobiaca na prvý náboj zo strany druhého sa označuje ako F12. Potom vo vektorovej forme je Coulombov zákon nasledovný:
Na určenie sily použitej na druhý náboj sa použije zápis F21 a R21.
Ak má telo zložitý tvar a je dostatočne veľké, že v danej vzdialenosti ho nemožno považovať za bod, rozdelí sa na malé úseky a každá časť sa považuje za bodový náboj. Po geometrickom pridaní všetkých výsledných vektorov sa získa výsledná sila. Atómy a molekuly navzájom interagujú podľa rovnakého zákona.
Praktická aplikácia
Coulombova práca je v elektrostatike veľmi dôležitá, v praxi sa používa v mnohých vynálezoch a zariadeniach. Pozoruhodný príklad je hromozvod. S jeho pomocou sú budovy a elektrické inštalácie chránené pred búrkami, čím sa zabráni požiaru a poruchám zariadení. Keď prší búrka na zemi a objaví sa indukovaná nálož veľkej veľkosti, priťahuje ich strana oblaku. Ukazuje sa, že na povrchu Zeme sa objavuje veľké elektrické pole. V blízkosti špičky hromozvodu má veľkú hodnotu, v dôsledku čoho je korónový výboj zapálený od špičky (zo zeme cez bleskozvod do oblaku). Náboj zo Zeme je podľa Coulombovho zákona priťahovaný na opačný náboj mraku. Vzduch je ionizovaný a elektrické pole sa blíži ku koncu bleskovej tyče. Poplatky sa teda na budove nezhromažďujú, v takom prípade je pravdepodobnosť úderu blesku malá. Ak dôjde k úderu do budovy, potom prostredníctvom ochrany pred bleskom všetka energia pôjde na zem.
Vo vážnom vedeckom výskume sa používa najväčšia konštrukcia 21. storočia - urýchľovač častíc. V ňom vykonáva elektrické pole prácu na zvyšovaní energie častíc. Ak vezmeme do úvahy tieto procesy z hľadiska vplyvu skupiny poplatkov na bodový poplatok, potom sa všetky právne vzťahy stanú platnými.
Nakoniec vám odporúčame pozerať si video, ktoré poskytuje podrobné vysvetlenie Coulombovho zákona:
Užitočné pre túto tému:
Načítava sa ...
