La legge di Coulomb in parole semplici
Storia della scoperta
Sh.O. Il ciondolo del 1785 per la prima volta dimostrò sperimentalmente le interazioni descritte dalla legge. Nei suoi esperimenti, ha usato scale di torsione speciali. Tuttavia, nel 1773, fu dimostrato da Cavendish, usando l'esempio di un condensatore sferico, che non vi è alcun campo elettrico all'interno della sfera. Ciò suggerisce che le forze elettrostatiche variano con la distanza tra i corpi. Per essere più precisi: distanza al quadrato. Quindi i suoi studi non furono pubblicati. Storicamente, questa scoperta prende il nome da Coulomb e la quantità in cui viene misurata la carica ha un nome simile.
Formulazione
La definizione della legge di Coulomb afferma:Nel vuoto L'interazione F di due corpi carichi è direttamente proporzionale al prodotto dei loro moduli e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.
Sembra breve, ma potrebbe non essere chiaro a tutti. In parole semplici:Maggiore è la carica dei corpi e più vicini sono gli uni agli altri, maggiore è la forza.
E viceversa:Se aumenti la distanza tra le cariche, la forza diminuirà.
La formula della regola di Coulomb si presenta così:
La designazione delle lettere: q è l'entità della carica, r è la distanza tra loro, k è il coefficiente, dipende dal sistema di unità selezionato.
L'entità della carica q può essere condizionata o positiva. Questa divisione è molto arbitraria. Quando i corpi si toccano, possono essere trasmessi l'uno dall'altro. Ne consegue che lo stesso corpo può avere una carica di diversa grandezza e segno. Una carica in punti è una carica o un corpo le cui dimensioni sono molto più piccole della distanza di una possibile interazione.
Va tenuto presente che il mezzo in cui si trovano le cariche influenza l'interazione F. Poiché è quasi uguale nell'aria e nel vuoto, la scoperta di Coulomb è applicabile solo a questi media, questa è una delle condizioni per applicare questo tipo di formula. Come già accennato, nel sistema SI l'unità di carico è la Coulomb, abbreviata Cl. Caratterizza la quantità di elettricità per unità di tempo. È derivato dalle unità SI di base.
1 C = 1 A * 1 s
Vale la pena notare che la dimensione di 1 C è eccessiva. A causa del fatto che i vettori vengono respinti l'uno dall'altro, è difficile tenerli in un corpo piccolo, sebbene la corrente in 1A sia piccola, se scorre in un conduttore. Ad esempio, una corrente di 0,5 A scorre nella stessa lampada a incandescenza da 100 W. e più di 10 A scorre in una stufa elettrica.Questa forza (1 ° C) è approssimativamente uguale alla massa di 1 tonnellata che agisce sul corpo dal lato del globo.
Potresti aver notato che la formula è praticamente la stessa dell'interazione gravitazionale, solo se le masse appaiono nella meccanica newtoniana, quindi le cariche nell'elettrostatica.
Formula di Coulomb per un mezzo dielettrico
Il coefficiente che tiene conto dei valori del sistema SI è determinato in N2* m2/ Cl2. È uguale a:
In molti libri di testo, questo coefficiente può essere trovato come una frazione:
Qui e0= 8,85 * 10-12 Kl2 / N * m2 - questa è la costante elettrica. Per un dielettrico, E è la costante dielettrica del mezzo, quindi la legge di Coulomb può essere utilizzata per calcolare le forze di interazione delle cariche per il vuoto e il mezzo.
Data l'influenza del dielettrico, ha la forma:
Da qui vediamo che l'introduzione di un dielettrico tra i corpi riduce la forza F.
Come sono dirette le forze
Le cariche interagiscono tra loro a seconda della loro polarità: cariche identiche si respingono a vicenda e attira l'opposto (opposto).
A proposito, questa è la principale differenza rispetto alla legge simile dell'interazione gravitazionale, in cui i corpi sono sempre attratti. Le forze sono dirette lungo la linea tracciata tra loro, chiamata raggio vettore. In fisica, indicato come r12 e come vettore di raggio dalla prima alla seconda carica e viceversa. Le forze sono dirette dal centro della carica alla carica opposta lungo questa linea, se le cariche sono opposte, e nella direzione opposta, se hanno lo stesso nome (due positivi o due negativi). In forma vettoriale:
La forza applicata alla prima carica dal lato della seconda è indicata come F12. Quindi in forma vettoriale la legge di Coulomb è la seguente:
Per determinare la forza applicata alla seconda carica, la notazione F21 e R21.
Se il corpo ha una forma complessa ed è abbastanza grande da non poter essere considerato punto a una data distanza, allora viene diviso in piccole sezioni e ogni sezione viene considerata come una carica puntuale. Dopo l'aggiunta geometrica di tutti i vettori risultanti, si ottiene la forza risultante. Atomi e molecole interagiscono tra loro secondo la stessa legge.
Applicazione pratica
Il lavoro di Coulomb è molto importante in elettrostatica; in pratica, viene utilizzato in numerose invenzioni e dispositivi. Un esempio lampante è il parafulmine. Con il suo aiuto, gli edifici e le installazioni elettriche sono protetti dai temporali, prevenendo così incendi e guasti alle apparecchiature. Quando piove con un temporale sulla terra, appare una carica indotta di grande entità, sono attratti dal lato della nuvola. Si scopre che un grande campo elettrico appare sulla superficie della terra. Vicino alla punta del parafulmine ha un grande valore, di conseguenza, una scarica corona viene innescata dalla punta (da terra, attraverso il parafulmine fino alla nuvola). La carica dalla terra è attratta dalla carica opposta della nuvola, secondo la legge di Coulomb. L'aria viene ionizzata e il campo elettrico diminuisce vicino all'estremità del parafulmine. Pertanto, le cariche non si accumulano sull'edificio, nel qual caso la probabilità di un fulmine è piccola. Se si verifica un colpo all'edificio, attraverso la protezione dai fulmini tutta l'energia andrà a terra.
Nella seria ricerca scientifica, viene utilizzata la più grande costruzione del 21 ° secolo: l'acceleratore di particelle. In esso, un campo elettrico svolge il compito di aumentare l'energia delle particelle. Considerando questi processi dal punto di vista dell'impatto su una carica puntuale da parte di un gruppo di accuse, tutte le relazioni della legge risultano essere eque.
Infine, ti consigliamo di guardare un video che fornisca una spiegazione dettagliata della Legge Coulomb:
Utile sull'argomento:
Caricamento in corso...
