Primjer Coulumb-ovog zakona

The Coulumb-ov zakon, poznat i kao Zakon o električnim nabojima, to je zakon elektrostatike koji se sastoji od otkrića da naboji s istim predznakom odbijaju se, a naboji s suprotnim predznakom privlače. Kolumbov zakon bio je otkrio francuski znanstvenik Carlos Agustín de Coulumb godine 1795. Do otkrića je došlo nakon promatranja kako je električno nabijena kugla reagirala u a torzijska ravnoteža, udaljavanje ili približavanje, kada joj se približila druga kugla također s nabojem električni. Električni naboji prenosili su se na kugle trljajući šipku o različite materijale, poput vune, svile i drugih vlakana.

Kao posljedicu svojih opažanja, on je to shvatio kad dva električna naboja s istim predznakom međusobno djeluju, to je oboje su pozitivni ili oboje negativni, imaju tendenciju razdvajanja, odnosno odbijaju i kad su naboji suprotnog predznaka koje privlače. Također je shvatio da je sila kojom se privlače ili odbijaju u odnosu na električni naboj i udaljenost na kojoj su naboji. Izjavio je to kako slijedi:

Privlačna ili odbojna sila između dva električna naboja izravno je proporcionalna električnom naboju i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti koja ih razdvaja.

To znači da što su naboj veći, to je veća sila kojom se oni međusobno privlače ili odbijaju, a što je veća udaljenost između naboja, to je privlačna sila manja.

Sljedeći čimbenik koji utječe na silu privlačenja je okolno okruženje, budući da električna vodljivost varira ovisno o okolišu. Ova vrijednost vodljivosti medija naziva se dielektrična konstanta.

Privlačne ili odbojne sile izračunavaju se prema sljedećoj formuli:

Vrijednosti su kako slijedi:

F: je sila koju ćemo izračunati.

k: je dielektrična konstanta, odnosno vodljivost medija koji okružuje električne naboje. Za zrak i vakuum njegova je vrijednost 9 X 10⁶ N m²/ C².

što₁, što₂: To su električni naboji koje treba uzeti u obzir, prosjeci u Coulumbima. Coulumb je mjera električnog naboja, koja može imati pozitivnu ili negativnu vrijednost. Vrijednost Couluma je 6,241509 X 10¹⁸ elektroni. Ako je vrijednost negativna (negativni naboj), to znači da se njezin naboj može odreći elektrona. Ako je njegova vrijednost pozitivna (pozitivan naboj), to znači da može apsorbirati elektrone. Naboji se obično mjere u podmnožicama, kao što su miliCoulumbs (mC) ili microCoulumbs (mC)

d: je udaljenost između naboja, mjerena u metrima. Također se mogu mjeriti u podmnožicama, poput centimetara (cm), milimetara (mm) ili mikrona ili mikrometara (mm).

Primjeri izračuna Coulumb-ovog zakona:

Primjer 1: Ako imamo dva električna naboja od 5mC i 7mC, odvojena sa 3mm, odredite hoće li se međusobno privlačiti ili odbiti i izračunajte silu kojom to čine.

Kako su dva naboja pozitivna, odnosno istog znaka, oni će se odbiti (naboji istog predznaka privlače).

Sada zapisujemo vrijednosti koje ćemo zamijeniti u formuli Zamijenit ćemo podmnožnike za moći oblika 10^x, da pojednostavimo izračune:

k = 9 X 10⁹ N m²/ C²
što₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
što₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 C
d = 3 mm = 3 X 10^-3 m

Sada izvodimo operacije, počevši od množenja drugog člana:

(što₁) (što₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 C
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Mi vršimo podjelu:

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

Rezultat množimo konstantom:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ N

Primjer 2: Izračunajte udaljenost između naboja, ako znamo da postoji privlačna sila od -25 X 10⁵ N, a naboji su 2mC i -4mC.

U ovom primjeru, budući da znamo vrijednosti F i k, prvo moramo podijeliti F s k da bismo saznali kolika je vrijednost [(q₁) (što₂)] / d²:

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

Već znamo da je vrijednost [(q₁) (što₂)] / d² je 2,77 X 10^-4

Sada ćemo taj rezultat podijeliti s vrijednošću optužbi.

(što₁) (što₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Sada dijelimo 2,77 X10^-4 između -8 X 10^-6

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

Podsjetimo da je ovaj rezultat d², tako da moramo izračunati kvadratni korijen da bismo dobili udaljenost u metrima:

Ne zaboravite ostaviti svoje komentare.