Coulombs lag i enkla ord

Upptäcktshistoria

Sh.O. Hängen 1785 bevisade för första gången experimentellt de interaktioner som beskrivs i lag. I sina experiment använde han speciella torsionsskalor. År 1773 bevisades det dock av Cavendish, som använde exemplet med en sfärisk kondensator, att det inte finns något elektriskt fält inuti sfären. Detta antyder att de elektrostatiska krafterna varierar med avståndet mellan kropparna. För att vara mer exakt, det kvadratiska avståndet. Då publicerades hans studier inte. Historiskt sett upptäcktes denna upptäckt efter Coulomb, och mängden som laddningen mäts har ett liknande namn.

formulering

Definitionen av Coulombs lag säger:I vakuum F-interaktion mellan två laddade kroppar är direkt proportionell mot produkten från deras moduler och omvänt proportionell mot kvadratet på avståndet mellan dem.

Det låter kort, men det kanske inte är klart för alla. I enkla ord:Ju större laddning kropparna har och ju närmare de är varandra, desto större styrka.

Och vice versa:Om du ökar avståndet mellan laddningarna - blir kraften mindre.

Formeln för Coulomb-regeln ser så här ut:

Beteckningen på bokstäverna: q är laddningens storlek, r är avståndet mellan dem, k är koefficienten, beror på det valda enhetssystemet.

Laddningens storlek kan vara villkorad positiv eller villkorad negativ. Denna uppdelning är mycket godtycklig. När kropparna berör kan den överföras från en till en annan. Av detta följer att samma kropp kan ha en laddning av olika storlek och tecken. En punktladdning är en laddning eller kropp vars dimensioner är mycket mindre än avståndet för en möjlig interaktion.

Man bör komma ihåg att mediet där laddningarna är beläget påverkar F-interaktionen. Eftersom det är nästan lika i luft och i vakuum, är upptäckten av Coulomb enbart tillämplig på dessa media, detta är ett av villkoren för att tillämpa denna typ av formel. Som redan nämnts är laddningsenheten i SI-systemet Coulomb, förkortad Cl. Det kännetecknar mängden el per tidsenhet. Det härrör från de grundläggande SI-enheterna.

1 C = 1 A * 1 s

Det är värt att notera att dimensionen på 1 C är överdriven. På grund av det faktum att bärare avvisas från varandra är det svårt att hålla dem i en liten kropp, även om strömmen i 1A är liten, om den flyter i en ledare. Exempelvis strömmar en ström på 0,5 A. i samma glödlampa på 100 W. och mer än 10 A. flödar i en elektrisk värmare. En sådan kraft (1 C) är ungefär lika med massan på 1 ton som verkar på kroppen från jordens sida.

Du kanske har lagt märke till att formeln är praktiskt taget densamma som i gravitationsinteraktionen, bara om massor förekommer i Newtonian mekanik, då laddas i elektrostatik.

Coulomb-formel för ett dielektriskt medium

Koefficienten med beaktande av SI-systemets värden bestäms i N²* m²/ Cl². Det är lika med:

I många läroböcker finns denna koefficient i form av en bråkdel:

Här e₀= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - detta är den elektriska konstanten. För ett dielektrikum är E den dielektriska konstanten för mediet, då kan Coulomb-lagen användas för att beräkna krafterna för interaktion mellan laddningar för vakuum och medium.

Med tanke på det dielektriska inflytandet har det formen:

Härifrån ser vi att införandet av ett dielektrikum mellan kroppar minskar kraften F.

Hur riktas krafter

Avgifter samverkar med varandra beroende på deras polaritet - identiska laddningar stöter varandra, och motsatta (motsatta) lockar.

Förresten, detta är den största skillnaden från den liknande lagen om gravitationsinteraktion, där kroppar alltid lockas. Krafterna riktas längs linjen som dras mellan dem, kallad radiusvektorn. I fysik, betecknad som r₁₂ och som radievektor från den första till den andra laddningen och vice versa. Krafterna riktas från laddningens centrum till motsatt laddning längs denna linje, om laddningarna är motsatta, och i motsatt riktning, om de har samma namn (två positiva eller två negativa). I vektorform:

Kraften som appliceras på den första laddningen från sidan av den andra betecknas F_12. Sedan i vektorform är Coulombs lag följande:

För att bestämma kraften som appliceras på den andra laddningen, notationen F₂₁ och R₂₁.

Om kroppen har en komplex form och den är tillräckligt stor för att den på ett visst avstånd inte kan betraktas som punkt, är den uppdelad i små sektioner och varje sektion betraktas som en punktladdning. Efter geometrisk tillsats av alla resulterande vektorer erhålls den resulterande kraften. Atomer och molekyler interagerar med varandra enligt samma lag.

Praktisk tillämpning

Coulombs arbete är mycket viktigt inom elektrostatik, i praktiken används det i ett antal uppfinningar och anordningar. Ett slående exempel är blixtstången. Med sin hjälp är byggnader och elektriska installationer skyddade mot åskväder, vilket förhindrar brand och utrustningsfel. När det regnar med åskväder på jorden uppträder en inducerad laddning av stor storlek, de lockas till molnsidan. Det visar sig att ett stort elektriskt fält visas på jordytan. Nära spetsen på blixtstången har den ett stort värde, som ett resultat av detta antänds en koronautladdning från spetsen (från marken, genom blixtstången till molnet). Laddningen från jorden dras till motsatt laddning av molnet, enligt lagen från Coulomb. Luft joniseras och det elektriska fältet minskar nära slutet av blixtstången. Således ackumuleras inte avgifter på byggnaden, i vilket fall sannolikheten för ett blixtnedslag är liten. Om ett slag mot byggnaden inträffar kommer all energi genom jordskyddet att gå till marken.

I allvarlig vetenskaplig forskning används den största konstruktionen under 2000-talet - partikelacceleratorn. I det gör ett elektriskt fält arbetet med att öka partikelenergin. Med tanke på dessa processer ur en grupp av avgiftspåverkan på en punktavgift, visar sig alla lagförhållanden vara giltiga.

Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en video som ger en detaljerad förklaring av Coulomb Law:

Användbart i ämnet:

• Joule-Lenz lag
• Ledarmotstånd kontra temperatur
• Gimlet regler
• Ohms lag i enkla ord