Coulumbin lakiesimerkki

Coulumbin laki, tunnetaan myös nimellä sähkömaksujen laki, se on sähköstaattisten lakien muodostama havainto, että saman merkin lataukset hylkäävät ja vastakkaisen merkin lataukset houkuttelevat. Columbin laki oli löysi ranskalainen tiedemies Carlos Agustín de Coulumb vuonna 1795. Löydö tuli havaittuaan, kuinka sähköisesti varautunut pallo reagoi a vääntötasapaino, siirtymässä poispäin tai lähestymässä, kun toinen pallo myös varauksella lähestyi sitä sähköinen. Sähkövarat siirrettiin palloille hieromalla sauvaa eri materiaaleille, kuten villalle, silkille ja muille kuiduille.

Havaintojensa seurauksena hän tajusi sen kun kaksi saman merkin sähkövarausta ovat vuorovaikutuksessa, tuo on molemmat ovat positiivisia tai molemmat negatiivisia, heillä on taipumus erota toisistaaneli he hylkäävät ja kun lataukset ovat päinvastaisessa merkissä kuin ne houkuttelevat. Hän tajusi myös, että voima, jolla he houkuttelevat tai hylkäävät toisiaan, on suhteessa sähkövaraukseen ja etäisyyteen, jolla varaukset ovat. Hän totesi sen seuraavasti:

Kahden sähköpanoksen välinen houkutteleva tai hylkivä voima on suoraan verrannollinen sähkövaraukseen ja kääntäen verrannollinen niitä erottavan etäisyyden neliöön.

Tämä tarkoittaa sitä, että mitä suurempi varaus, sitä suurempi voima, jolla ne houkuttelevat tai hylkäävät toisiaan, ja mitä enemmän etäisyyttä varausten välillä on, sitä pienempi vetovoima on.

Toinen vetovoimaan vaikuttava tekijä on ympäröivä ympäristö, koska sähkönjohtavuus vaihtelee ympäristöstä riippuen. Tätä väliaineen johtokyvyn arvoa kutsutaan dielektriseksi vakioksi.

Vetovoima tai hylkivä voima lasketaan seuraavalla kaavalla:

Arvot ovat seuraavat:

F: on voima, jonka aiomme laskea.

k: on dielektrinen vakio, ts. sähkövarauksia ympäröivän väliaineen johtavuus. Ilman ja tyhjiön arvo on 9 x 10⁶ N m²/ C².

mitä₁, mitä₂: Ne ovat huomioon otettavia sähkövaroja, keskiarvot Coulumbsissa. Coulumb on sähkövarauksen mitta, jolla voi olla positiivinen tai negatiivinen arvo. Coulumbin arvo on 6,241509 X 10¹⁸ elektronit. Jos arvo on negatiivinen (negatiivinen varaus), se tarkoittaa, että sen varaus voi luopua elektronista. Jos sen arvo on positiivinen (positiivinen varaus), se tarkoittaa, että se voi absorboida elektroneja. Maksut mitataan yleensä alaerinä, kuten milliCoulumbs (mC) tai microCoulumbs (mC)

d: on varausten välinen etäisyys metreinä mitattuna. Ne voidaan mitata myös alaosina, kuten senttimetreinä (cm), millimetreinä (mm) tai mikoneina tai mikrometreinä (mm).

Esimerkkejä Coulumbin lain laskemisesta:

Esimerkki 1: Jos meillä on kaksi 5mC: n ja 7mC: n sähkövarausta, erotettuna 3mm: llä, määritä, houkuttelevatko vai karkottavatko ne toisiaan, ja laske voima, jolla ne tekevät.

Koska nämä kaksi varausta ovat positiivisia eli samaa merkkiä, ne hylkäävät toisiaan (saman merkin varaukset houkuttelevat).

Nyt kirjoitamme arvot, jotka korvataan kaavassa Korvataan osajoukot muodon 10 voimilla^x, laskelmien yksinkertaistamiseksi:

k = 9 X 10⁹ N m²/ C²
mitä₁ = 5 mC = 5 X10^-3 C
mitä₂ = 7 mC = 7 X10^-3 C
d = 3 mm = 3 X 10^-3 m

Nyt suoritamme operaatiot alkaen toisen jäsenen kertolaskuista:

(mitä₁) (mitä₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 C
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Teemme jaon:

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

Kerrotaan tulos vakiolla:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ N

Esimerkki 2: Laske varausten välinen etäisyys, jos tiedämme, että vetovoima on -25 X 10⁵ N ja varaukset ovat 2mC ja -4mC.

Koska tiedämme F: n ja k: n arvot, tässä esimerkissä meidän on ensin jaettava F k: lla saadaksesi selville, kuinka suuri on [(q₁) (mitä₂)] / d²:

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

Tiedämme jo, että [(q₁) (mitä₂)] / d² on 2,77 x 10^-4

Jaamme tämän tuloksen nyt veloitusten arvolla.

(mitä₁) (mitä₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Nyt jaetaan 2,77 X10^-4 välillä -8 X 10^-6

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

Muista, että tämä tulos on d², joten meidän on laskettava neliöjuuri saadaksesi etäisyyden metreinä:

Älä unohda jättää kommentteja.