Định luật Coulomb bằng những từ đơn giản
Câu chuyện khám phá
Sh.O. Mặt dây chuyền vào năm 1785 lần đầu tiên đã chứng minh bằng thực nghiệm các tương tác được mô tả bởi luật pháp. Trong các thí nghiệm của mình, ông đã sử dụng thang xoắn đặc biệt. Tuy nhiên, trở lại năm 1773, Cavendish đã chứng minh bằng cách sử dụng ví dụ về tụ điện hình cầu, rằng không có điện trường bên trong quả cầu. Điều này cho thấy rằng lực tĩnh điện thay đổi theo khoảng cách giữa các cơ thể. Nói chính xác hơn, khoảng cách bình phương. Sau đó, nghiên cứu của ông đã không được công bố. Trong lịch sử, phát hiện này được đặt theo tên của Coulomb và đại lượng mà điện tích được đo có tên tương tự.
Từ ngữ
Định nghĩa của luật Coulomb nêu rõ:Trong chân không Tương tác F của hai vật tích điện tỷ lệ thuận với sản phẩm của các mô-đun của chúng và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Nghe có vẻ ngắn, nhưng nó có thể không rõ ràng với mọi người. Nói một cách đơn giản:Các vật thể có điện tích càng lớn và chúng càng gần nhau thì sức mạnh càng lớn.
Và ngược lại:Nếu bạn tăng khoảng cách giữa các điện tích - lực sẽ trở nên ít hơn.
Công thức của quy tắc Coulomb trông như thế này:
Chỉ định của các chữ cái: q là độ lớn của điện tích, r là khoảng cách giữa chúng, k là hệ số, phụ thuộc vào hệ thống đơn vị được chọn.
Độ lớn của điện tích q có thể dương hoặc có điều kiện âm. Sự phân chia này rất tùy tiện. Khi cơ thể chạm vào, nó có thể được truyền từ người này sang người khác. Theo sau đó, cùng một cơ thể có thể có điện tích và cường độ khác nhau. Một điện tích điểm là một điện tích hoặc vật thể có kích thước nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách tương tác có thể.
Cần lưu ý rằng phương tiện đặt các điện tích ảnh hưởng đến tương tác F. Vì nó gần như bằng nhau trong không khí và trong chân không, việc phát hiện ra Coulomb chỉ áp dụng cho các phương tiện này, đây là một trong những điều kiện để áp dụng loại công thức này. Như đã đề cập, trong hệ thống SI, đơn vị điện tích là Coulomb, viết tắt Cl. Nó đặc trưng cho lượng điện trên mỗi đơn vị thời gian. Nó có nguồn gốc từ các đơn vị SI cơ bản.
1 C = 1 A * 1 giây
Điều đáng chú ý là kích thước của 1 C là quá mức. Do thực tế là các chất mang đẩy nhau, rất khó để giữ chúng trong một cơ thể nhỏ, mặc dù dòng điện trong 1A là nhỏ, nếu nó chảy trong dây dẫn. Ví dụ, một dòng điện 0,5 A chạy trong cùng một bóng đèn sợi đốt 100 W và hơn 10 A chảy trong một lò sưởi điện. Một lực như vậy (1 C) xấp xỉ bằng khối lượng 1 tấn tác dụng lên cơ thể từ phía bên trái cầu.
Bạn có thể nhận thấy rằng công thức này thực tế giống như trong tương tác hấp dẫn, chỉ khi khối lượng xuất hiện trong cơ học Newton, sau đó tích điện trong tĩnh điện.
Công thức Coulomb cho môi trường điện môi
Hệ số có tính đến các giá trị của hệ SI được xác định bằng N2* m2/ Cl2. Nó tương đương với:
Trong nhiều sách giáo khoa, hệ số này có thể được tìm thấy dưới dạng một phân số:
Đây0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - đây là hằng số điện. Đối với điện môi, E là hằng số điện môi của môi trường, khi đó định luật Coulomb có thể được sử dụng để tính toán lực tương tác của điện tích đối với chân không và môi trường.
Với ảnh hưởng của điện môi, nó có dạng:
Từ đây, chúng ta thấy rằng sự ra đời của một chất điện môi giữa các cơ thể làm giảm lực F.
Lực lượng được chỉ đạo như thế nào
Các điện tích tương tác với nhau tùy thuộc vào cực tính của chúng - các điện tích giống nhau đẩy nhau và thu hút ngược lại (ngược lại).
Nhân tiện, đây là sự khác biệt chính từ quy luật tương tác hấp dẫn tương tự, nơi các cơ thể luôn bị thu hút. Các lực được định hướng dọc theo đường được vẽ giữa chúng, được gọi là vectơ bán kính. Trong vật lý, ký hiệu là r12 và như một vectơ bán kính từ điện tích thứ nhất đến điện tích thứ hai và ngược lại. Các lực được hướng từ tâm điện tích sang điện tích trái dấu dọc theo đường thẳng này, nếu các điện tích trái dấu và ngược chiều, nếu chúng có cùng tên (hai dương hoặc hai âm). Ở dạng vector:
Lực tác dụng lên điện tích thứ nhất từ phía thứ hai được ký hiệu là F12. Sau đó, ở dạng vector Coulomb, luật như sau:
Để xác định lực tác dụng lên điện tích thứ hai, ký hiệu F21 và R21.
Nếu cơ thể có hình dạng phức tạp và nó đủ lớn để ở một khoảng cách nhất định, nó không thể được coi là điểm, thì nó được chia thành các phần nhỏ và mỗi phần được coi là một điện tích điểm. Sau khi thêm hình học của tất cả các vectơ kết quả, lực kết quả thu được. Các nguyên tử và phân tử tương tác với nhau theo cùng một định luật.
Ứng dụng thực tế
Công việc của Coulomb rất quan trọng trong ngành tĩnh điện, trong thực tế, nó được sử dụng trong một số phát minh và thiết bị. Một ví dụ nổi bật là cột thu lôi. Với sự giúp đỡ của nó, các tòa nhà và lắp đặt điện được bảo vệ khỏi giông bão, do đó ngăn ngừa hỏa hoạn và thiết bị hỏng hóc. Khi trời mưa với giông bão trên trái đất, một điện tích cảm ứng có cường độ lớn xuất hiện, chúng bị thu hút về phía của đám mây. Nó chỉ ra rằng một điện trường lớn xuất hiện trên bề mặt trái đất. Gần đầu của cột thu lôi, nó có giá trị lớn, do đó, một luồng phóng xạ được đốt cháy từ đầu (từ mặt đất, qua cột thu lôi đến đám mây). Điện tích từ trái đất bị hút vào điện tích trái dấu của đám mây, theo định luật Coulomb. Không khí bị ion hóa, và điện trường giảm xuống gần cuối cột thu lôi. Do đó, các khoản phí không tích lũy trên tòa nhà, trong trường hợp đó xác suất xảy ra sét đánh là nhỏ. Nếu một cú đánh vào tòa nhà xảy ra, thì thông qua việc chống sét, tất cả năng lượng sẽ rơi xuống đất.
Trong nghiên cứu khoa học nghiêm túc, công trình vĩ đại nhất của thế kỷ 21 được sử dụng - máy gia tốc hạt. Trong đó, một điện trường làm công việc tăng năng lượng hạt. Xem xét các quá trình này từ quan điểm về tác động đối với một khoản phí điểm bởi một nhóm các khoản phí, sau đó tất cả các mối quan hệ của pháp luật hóa ra là hợp lệ.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem video cung cấp giải thích chi tiết về Luật Coulomb:
Hữu ích về chủ đề:
Đang tải ...
