Coulombov zakon jednostavnim riječima
Priča o otkriću
Sh.O. Privjesak je 1785. godine prvi put eksperimentalno dokazao interakcije opisane zakonom. U svojim je eksperimentima koristio posebne torzijske vage. Međutim, još davne 1773. godine, Cavendish je na primjeru sfernog kondenzatora dokazao da unutar sfere nema električnog polja. Ovo upućuje na to da se elektrostatičke sile razlikuju u razmaku između tijela. Točnije, udaljenost od kvadrata. Tada njegove studije nisu objavljene. Povijesno je ovo otkriće dobilo ime po Coulomb-u, a količina u kojoj se mjeri naboj ima slično ime.
formuliranje
Definicija Coulombovog zakona kaže:U vakuumu Međusobno djelovanje dvaju nabijenih tijela izravno je proporcionalno proizvodu njihovih modula i obrnuto je proporcionalno kvadratu udaljenosti između njih.
Zvuči kratko, ali možda svima nije jasno. Jednostavnim riječima:Što su tijela veća od naboja i što su bliže jedno drugom, to je veća i snaga.
I obrnuto:Ako povećate udaljenost između naboja - sila će postati manja.
Formula Coulomovog pravila izgleda ovako:
Oznaka slova: q je veličina naboja, r je udaljenost između njih, k je koeficijent, ovisi o odabranom sustavu jedinica.
Jačina naboja q može biti uvjetno pozitivna ili uvjetno negativna. Ova podjela je vrlo proizvoljna. Kad se tijela dodiruju, ona se može prenijeti s jednog na drugo. Iz toga slijedi da isto tijelo može imati naboj različite veličine i znaka. Točkasti naboj je naboj ili tijelo čije su dimenzije mnogo manje od udaljenosti moguće interakcije.
Treba imati na umu da medij u kojem se nalaze naboji utječe na F interakciju. Budući da je gotovo jednak u zraku i u vakuumu, otkriće Coulomb-a primjenjivo je samo na ove medije, to je jedan od uvjeta za primjenu ove vrste formule. Kao što je već spomenuto, u sustavu SI jedinica naboja je Coulomb, skraćeno Cl. Karakterizira količinu električne energije po jedinici vremena. Izvodi se iz osnovnih SI jedinica.
1 C = 1 A * 1 s
Vrijedi napomenuti da je dimenzija 1 C prekomjerna. Zbog činjenice da se nosači odbijaju jedan od drugog, teško ih je zadržati u malom tijelu, iako je struja u 1A mala, ako teče u vodiču. Na primjer, struja od 0,5 A teče u istoj lampici sa žarnom niti od 100 W, a u električnom grijaču više od 10 A. Takva sila (1 C) približno je jednaka masi od 1 tona koja djeluje na tijelo sa strane svijeta.
Možda ste primijetili da je formula praktički ista kao u gravitacijskoj interakciji, samo ako se mase pojave u Newtonovoj mehanici, a zatim se nakupljaju u elektrostatičkim podacima.
Coulomb formula za dielektrični medij
Koeficijent koji uzima u obzir vrijednosti sustava SI određuje se u N2* m2/ Cl2, To je jednako:
U mnogim se udžbenicima ovaj koeficijent može naći u obliku ulomka:
Evo e0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - ovo je električna konstanta. Za dielektric E je dielektrična konstanta medija, tada se Kulombov zakon može koristiti za izračunavanje sila interakcije naboja za vakuum i medij.
S obzirom na utjecaj dielektrika ima oblik:
Odavde vidimo da uvođenje dielektrika među tijelima smanjuje silu F.
Kako su usmjerene snage
Naboji međusobno djeluju ovisno o njihovoj polarnosti - identični naboji se odbijaju, a suprotni (suprotni) privlače.
Usput, to je glavna razlika od sličnog zakona gravitacijske interakcije, gdje su tijela uvijek privlačena. Sile su usmjerene duž crte između njih, nazvane vektor polumjera. U fizici, označeno kao r12 i kao vektor polumjera od prvog do drugog naboja i obrnuto. Sile su usmjerene od središta naboja do suprotnog naboja duž ove crte, ako su naboji suprotni, i u suprotnom smjeru, ako su istog naziva (dva pozitivna ili dva negativna). U vektorskom obliku:
Sila primijenjena na prvo naboj sa strane drugog označena je sa F12. Zatim je u vektorskom obliku Coulombov zakon sljedeći:
Za određivanje sile koja se primjenjuje na drugo naboj, oznaka F21 i R21.
Ako tijelo ima složen oblik i dovoljno je veliko da se na određenoj udaljenosti ne može smatrati točkom, tada je podijeljeno na male dijelove i svaki presjek smatra se punktom naboja. Nakon geometrijskog dodavanja svih rezultirajućih vektora dobiva se rezultirajuća sila. Atomi i molekule djeluju međusobno prema istom zakonu.
Praktična primjena
Coulombov rad vrlo je važan u elektrostatičkoj fazi, a u praksi se koristi u mnogim izumima i uređajima. Upečatljiv primjer je gromobrana. Uz njegovu pomoć, zgrade i električne instalacije zaštićeni su od grmljavinske oluje, čime se sprječava požar i oštećenja opreme. Kad na zemlji pada kiša s grmljavinom, pojavljuje se inducirani naboj velike veličine, privlači ih na stranu oblaka. Ispada da se na površini zemlje pojavljuje veliko električno polje. U blizini vrha gromobrana ima veliku vrijednost, uslijed čega se iz vrha (iz zemlje, preko gromobrana u oblak) zapali koronski iscjedak. Naboj iz zemlje privlači suprotan naboj oblaka, prema Kulombom zakonu. Zrak je ioniziran, a električno se polje smanjuje pri kraju gromobrana. Dakle, naboji se ne nakupljaju na zgradi, u tom slučaju je vjerojatnost udara groma mala. Ako se dogodi udarac zgradu, tada će kroz zaštitu od munje sva energija otići u zemlju.
U ozbiljnim znanstvenim istraživanjima koristi se najveća konstrukcija 21. stoljeća - akcelerator čestica. U njemu električno polje djeluje na povećanje energije čestica. Ako uzmemo u obzir te procese s gledišta utjecaja na točkovni naboj skupine naboja, tada su svi zakonski odnosi valjani.
Na kraju, preporučujemo gledanje videa koji sadrži detaljno objašnjenje Coulomb zakona:
Korisno na temu:
Učitavanje ...
