Exemple de la loi de Coulumb

La La loi de Coulumb, Également connue sous le nom de loi des charges électriques, c'est une loi de l'électrostatique qui consiste à découvrir que les charges de même signe se repoussent et les charges de signe opposé s'attirent. La loi de Colomb était découverte par le scientifique français Carlos Agustin de Coulumb en 1795. La découverte est venue après avoir observé comment une sphère chargée électriquement a réagi dans un équilibre de torsion, s'éloignant ou s'approchant, lorsqu'une autre sphère également chargée s'en est approchée électrique. Les charges électriques étaient transmises aux sphères en frottant une tige sur différents matériaux, tels que la laine, la soie et d'autres fibres.

À la suite de ses observations, il s'est rendu compte que lorsque deux charges électriques de même signe interagissent, C'est les deux sont positifs ou les deux sont négatifs, ils ont tendance à se séparer, c'est-à-dire qu'ils repoussent et quand les charges sont de signe opposé elles s'attirent. Il s'est également rendu compte que la force avec laquelle ils s'attirent ou se repoussent est en relation avec la charge électrique et la distance à laquelle se trouvent les charges. Il l'a déclaré ainsi :

La force attractive ou répulsive entre deux charges électriques est directement proportionnelle à la charge électrique et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Cela signifie que plus la charge est élevée, plus la force avec laquelle elles s'attirent ou se repoussent est grande, et plus il y a de distance entre les charges, plus la force d'attraction est faible.

Un autre facteur qui influence la force d'attraction est le milieu environnant, puisque la conductivité électrique varie en fonction de l'environnement. Cette valeur de la conductivité du milieu est appelée constante diélectrique.

Les forces attractives ou répulsives sont calculées avec la formule suivante :

Les valeurs sont les suivantes :

F: est la force que nous allons calculer.

k: est la constante diélectrique, c'est-à-dire la conductivité du milieu qui entoure les charges électriques. Pour l'air et le vide, sa valeur est de 9 X 10⁶ Nm²/ C².

quelle₁, quelle₂: Ce sont les charges électriques à considérer, moyennes en Coulumbs. Le Coulumb est la mesure de la charge électrique, qui peut avoir une valeur positive ou négative. La valeur d'un Coulumb est 6.241509 X 10¹⁸ électrons. Si la valeur est négative (charge négative), cela signifie que sa charge peut céder des électrons. Si sa valeur est positive (charge positive), cela signifie qu'il peut absorber des électrons. Les charges sont généralement mesurées en sous-multiples, tels que milliCoulombs (mC) ou microCoulums (mC)

d: est la distance entre les charges, mesurée en mètres. Ils peuvent également être mesurés en sous-multiples, tels que les centimètres (cm), les millimètres (mm) ou les microns ou micromètres (mm).

Exemples de calcul de la loi de Coulumb :

Exemple 1: Si nous avons deux charges électriques de 5mC et 7mC, séparées de 3mm, déterminez si elles vont s'attirer ou se repousser, et calculez la force avec laquelle elles le font.

Comme les deux charges sont positives, c'est-à-dire de même signe, elles vont se repousser (les charges de même signe s'attirent).

Nous écrivons maintenant les valeurs que nous substituerons dans la formule Nous substituerons les sous-multiples aux puissances de la forme 10^X, pour simplifier les calculs :

k = 9 X 10⁹ Nm²/ C²
quelle₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
quelle₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 C
d = 3 mm = 3 X 10^-3 m

Nous effectuons maintenant les opérations, en commençant par les multiplications du deuxième membre :

(quelle₁) (quelle₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 C
ré² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Nous faisons la division:

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

On multiplie le résultat par la constante :

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ N

Exemple 2 : Calculer la distance entre les charges, si on sait qu'il y a une force d'attraction de -25 X 10⁵ N et les charges sont 2mC et -4mC.

Dans cet exemple, puisque nous connaissons les valeurs de F et k, ce que nous devons faire d'abord est de diviser F par k, pour savoir combien vaut la valeur de [(q₁) (quelle₂)] / ré²:

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

Nous savons déjà que la valeur de [(q₁) (quelle₂)] / ré² est de 2,77 X 10^-4

Nous allons maintenant diviser ce résultat par la valeur des charges.

(quelle₁) (quelle₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Maintenant, nous divisons 2,77 X10^-4 entre -8 X 10^-6

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

Rappelons que ce résultat est d², il faut donc calculer la racine carrée pour obtenir la distance en mètres :

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