Закон на Кулом с прости думи
История на откритията
Sh.O. Медальонът през 1785 г. за първи път експериментално доказа взаимодействията, описани от закона. В експериментите си той използвал специални торсионни везни. Въпреки това, още през 1773 г., Кавендиш е доказал, използвайки примера на сферичен кондензатор, че вътре в сферата няма електрическо поле. Това предполага, че електростатичните сили варират в зависимост от разстоянието между телата. За по-точно, разстоянието в квадрат. Тогава неговите изследвания не бяха публикувани. Исторически това откритие е кръстено на Кулом и количеството, в което се измерва заряда, има подобно име.
формулировка
Определението на закона на Coulomb гласи:Във вакуум F взаимодействието на две заредени тела е пряко пропорционално на произведението на техните модули и обратно пропорционално на квадрата на разстоянието между тях.
Звучи кратко, но може да не е ясно на всички. С прости думи:Колкото по-голям е зарядът на телата и колкото по-близо са един до друг, толкова по-голяма е силата.
И обратно:Ако увеличите разстоянието между зарядите - силата ще стане по-малка.
Формулата на правилото на Coulomb изглежда така:
Обозначението на буквите: q е величината на заряда, r е разстоянието между тях, k е коефициентът, зависи от избраната система от единици.
Величината на заряда q може да бъде условно положителна или условно отрицателна. Това разделение е много произволно. Когато телата се докоснат, тя може да се предава от едно на друго. От това следва, че едно и също тяло може да има заряд с различна величина и знак. Точков заряд е заряд или тяло, чиито размери са много по-малки от разстоянието на възможно взаимодействие.
Трябва да се има предвид, че средата, в която са разположени зарядите, влияе на F взаимодействието. Тъй като е почти равен във въздух и във вакуум, откриването на Coulomb е приложимо само за тези среди, това е едно от условията за прилагане на този тип формула. Както вече споменахме, в системата SI единицата заряд е Coulomb, съкратено Cl. Той характеризира количеството електроенергия за единица време. Той се извлича от основните единици SI.
1 C = 1 A * 1 s
Заслужава да се отбележи, че размерът на 1 С е прекомерен. Поради факта, че носачите се отблъскват един от друг, е трудно да се задържат в малко тяло, въпреки че токът в 1А е малък, ако тече в проводник. Например, ток от 0,5 A протича в една и съща лампа с нажежаема жичка от 100 W, а в електрически нагревател тече повече от 10 А. Такава сила (1 С) е приблизително равна на масата от 1 тон, действаща върху тялото от страната на земното кълбо.
Може би сте забелязали, че формулата е практически същата като при гравитационното взаимодействие, само ако в механиката на Нютон се появят маси, а след това заряди в електростатиката.
Coulomb формула за диелектрична среда
Коефициентът, отчитащ стойностите на системата SI, се определя в N2* м2/ Кл2, Тя е равна на:
В много учебници този коефициент може да се намери под формата на дроб:
Тук e0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - това е електрическата константа. За диелектрик Е е диелектричната константа на средата, тогава Кулоновият закон може да се използва за изчисляване на силите на взаимодействие на заряди за вакуум и среда.
Като се има предвид влиянието на диелектрика, той има формата:
От тук виждаме, че въвеждането на диелектрик между телата намалява силата F.
Как са насочени сили
Зарядите взаимодействат помежду си в зависимост от полярността им - еднакви заряди се отблъскват един друг, а противоположните (противоположни) привличат.
Между другото, това е основната разлика от сходния закон на гравитационното взаимодействие, където телата винаги са привлечени. Силите са насочени по линията, изтеглена между тях, наречена радиус вектор. Във физиката, обозначена като r12 и като радиус вектор от първия до втория заряд и обратно. Силите са насочени от центъра на заряда към противоположния заряд по тази линия, ако зарядите са противоположни и в обратна посока, ако са със същото име (две положителни или две отрицателни). Във векторна форма:
Силата, приложена към първото зареждане от страната на втория, се обозначава като F12. Тогава във векторна форма законът на Кулом е следният:
За да се определи силата, приложена към втория заряд, обозначение F21 и R21.
Ако тялото има сложна форма и е достатъчно голямо, че на дадено разстояние не може да се счита за точка, тогава то се разделя на малки секции и всяка секция се счита за точков заряд. След геометрично прибавяне на всички получени вектори се получава получената сила. Атомите и молекулите си взаимодействат помежду си според един и същ закон.
Практическо приложение
Работата на Coulomb е много важна в електростатиката, на практика се използва в редица изобретения и устройства. Ярък пример е гръмоотводът. С негова помощ сградите и електрическите инсталации са защитени от гръмотевични бури, като по този начин предотвратяват пожар и повреда на оборудването. Когато вали с гръмотевична буря на земята, се появява индуциран заряд с голяма величина, те са привлечени от страната на облака. Оказва се, че на повърхността на земята се появява голямо електрическо поле. В близост до върха на мълниеносеца той има голяма стойност, в резултат на това от върха се запалва коронарен разряд (от земята, през гръмоотвода към облака). Зарядът от земята е привлечен от противоположния заряд на облака, според закона на Кулом. Въздухът се йонизира и електрическото поле намалява близо до края на мълниеносеца. Така върху сградата не се натрупват такси, като в този случай вероятността от удар на мълния е малка. Ако се получи удар по сградата, тогава чрез мълниезащита цялата енергия ще отиде в земята.
В сериозните научни изследвания се използва най-голямата конструкция на 21 век - ускорителят на частиците. В него електрическо поле върши работата за увеличаване на енергията на частиците. Като се имат предвид тези процеси от гледна точка на въздействието върху точков заряд от група такси, тогава всички отношения на закона се оказват валидни.
И накрая, препоръчваме да гледате видео, което предоставя подробно обяснение на Закона за Кулона:
Полезно по темата:
Зареждането ...
