Beispiel für das Coulumb-Gesetz

Das Coulumbsches Gesetz, auch bekannt als das Gesetz der elektrischen Ladungen, ist ein Gesetz der Elektrostatik, das aus der Entdeckung besteht, dass die Ladungen mit gleichem Vorzeichen stoßen ab und Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen ziehen sich an. Columbs Gesetz war entdeckt von der französische wissenschaftler Carlos Agustín de Coulumb im Jahr 1795. Die Entdeckung kam, nachdem beobachtet wurde, wie eine elektrisch geladene Kugel in a. reagierte Torsionsgleichgewicht, Wegbewegen oder Annäherung, wenn sich eine andere Kugel ebenfalls mit Ladung nähert elektrisch. Die elektrischen Ladungen wurden auf die Kugeln übertragen, indem ein Stab an verschiedenen Materialien wie Wolle, Seide und anderen Fasern gerieben wurde.

Als Konsequenz seiner Beobachtungen erkannte er, dass wenn zwei elektrische Ladungen mit gleichem Vorzeichen wechselwirken, das ist beide sind positiv oder beide sind negativ, sie neigen dazu, sich zu trennen, das heißt, sie stoßen ab und wenn die Ladungen das entgegengesetzte Vorzeichen haben, ziehen sie sich an

. Er erkannte auch, dass die Kraft, mit der sie sich anziehen oder abstoßen, von der elektrischen Ladung und der Entfernung abhängt, in der sich die Ladungen befinden. Er hat es wie folgt formuliert:

Die Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen zwei elektrischen Ladungen ist direkt proportional zur elektrischen Ladung und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands, der sie trennt.

Das heißt, je größer die Ladung, desto größer die Kraft, mit der sie sich anziehen oder abstoßen, und je größer der Abstand zwischen den Ladungen ist, desto geringer ist die Anziehungskraft.

Ein weiterer Faktor, der die Anziehungskraft beeinflusst, ist die Umgebung, da die elektrische Leitfähigkeit je nach Umgebung variiert. Dieser Wert der Leitfähigkeit des Mediums wird Dielektrizitätskonstante genannt.

Die anziehenden oder abstoßenden Kräfte werden mit folgender Formel berechnet:

Die Werte sind wie folgt:

F: ist die Kraft, die wir berechnen werden.

k: ist die Dielektrizitätskonstante, dh die Leitfähigkeit des Mediums, das die elektrischen Ladungen umgibt. Für Luft und Vakuum beträgt der Wert 9 X 10⁶ Nm²/ C².

Was₁, was?₂: Dies sind die zu berücksichtigenden elektrischen Ladungen, Durchschnittswerte in Coulumbs. Der Coulumb ist das Maß für die elektrische Ladung, die einen positiven oder negativen Wert haben kann. Der Wert eines Coulumb ist 6.241509 X 10¹⁸ Elektronen. Wenn der Wert negativ ist (negative Ladung), bedeutet dies, dass seine Ladung Elektronen abgeben kann. Wenn sein Wert positiv ist (positive Ladung), bedeutet dies, dass er Elektronen aufnehmen kann. Ladungen werden im Allgemeinen in Teilmengen gemessen, z. B. MilliCoulumbs (mC) oder MikroCoulumbs (mC)

d: ist der Abstand zwischen den Ladungen, gemessen in Metern. Sie können auch in Teilmengen wie Zentimeter (cm), Millimeter (mm) oder Mikrometer oder Mikrometer (mm) gemessen werden.

Beispiele für die Berechnung des Coulumbschen Gesetzes:

Beispiel 1: Wenn wir zwei elektrische Ladungen von 5 mC und 7 mC im Abstand von 3 mm haben, bestimmen Sie, ob sie sich anziehen oder abstoßen, und berechnen Sie die Kraft, mit der sie dies tun.

Da die beiden Ladungen positiv sind, also das gleiche Vorzeichen haben, stoßen sie sich gegenseitig ab (Ladungen gleichen Vorzeichens ziehen sich an).

Jetzt schreiben wir die Werte auf, die wir in die Formel einsetzen Wir ersetzen die Teiler durch Potenzen der Form 10^x, um die Berechnungen zu vereinfachen:

k = 9 x 10⁹ Nm²/ C²
Was₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
Was₂ = 7 mC = 7 x 10^-3 C
d = 3 mm = 3 x 10^-3 ich

Nun führen wir die Operationen aus, beginnend mit den Multiplikationen des zweiten Glieds:

(Was₁) (was?₂) = (5 x 10^-3) (7 x 10^-3) = 35 x 10^-6 C
d² = (3 x 10^-3)² = 9 x 10^-6

Wir machen die Aufteilung:

(35 x 10^-6) / (9 X 10^-6) = 3,88 x 10⁰ = 3.88

Wir multiplizieren das Ergebnis mit der Konstanten:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 x 10⁹ Nein

Beispiel 2: Berechnen Sie den Abstand zwischen den Ladungen, wenn wir wissen, dass es eine Anziehungskraft von -25 X 10. gibt⁵ N und die Ladungen betragen 2 mC und -4 mC.

Da wir in diesem Beispiel die Werte von F und k kennen, müssen wir zuerst F durch k teilen, um herauszufinden, wie viel der Wert von [(q₁) (was?₂)] / d²:

-25 / 9 = -2,77 x 10^5-9= 2,77 x 10^-4

Wir wissen bereits, dass der Wert von [(q₁) (was?₂)] / d² ist 2,77 x 10^-4

Nun teilen wir dieses Ergebnis durch den Wert der Gebühren.

(Was₁) (was?₂) = (2 X10^-3) (- 4 x 10^-3) = -8 X 10^-6

Jetzt teilen wir 2,77 X10^-4 zwischen -8 X 10^-6

2,77 X10^-4 / -8 X 10^-6 = 0,34625 X10² = 34.625

Denken Sie daran, dass dieses Ergebnis d. ist², also müssen wir die Quadratwurzel berechnen, um die Entfernung in Metern zu erhalten:

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