Coulumb-törvény példa

A Coulumb törvénye, más néven az elektromos töltések törvénye, ez az elektrosztatika törvénye, amely abból a felfedezésből áll, hogy a az azonos előjelű töltések taszítják, az ellenkező előjelűek pedig vonzanak. Columb törvénye az volt által felfedezett a francia tudós Carlos Agustín de Coulumb 1795-ben. A felfedezés azt követően történt, hogy megfigyelték, hogyan reagál egy elektromosan töltött gömb a torziós egyensúly, távolodva vagy közeledve, amikor egy másik, szintén töltéssel rendelkező gömb közeledett hozzá elektromos. Az elektromos töltéseket a gömbökbe úgy juttatták el, hogy egy rudat különböző anyagokra, például gyapjúra, selyemre és más rostokra dörzsöltek.

Megfigyelései következtében rájött arra amikor két azonos előjelű elektromos töltés kölcsönhatásba lép, vagyis mindkettő pozitív, vagy mindkettő negatív, hajlamosak szétválni, vagyis taszítják és amikor a töltések ellentétes előjellel vannak vonzva. Arra is rájött, hogy az az erő, amellyel vonzzák vagy taszítják egymást, az elektromos töltéshez és a töltések távolságához viszonyítva. A következőképpen fogalmazott:

Két elektromos töltés közötti vonzó vagy taszító erő egyenesen arányos az elektromos töltéssel és fordítottan arányos az őket elválasztó távolság négyzetével.

Ez azt jelenti, hogy minél nagyobb a töltés, annál nagyobb erővel vonzzák vagy taszítják egymást, és minél nagyobb távolság van a töltések között, annál kisebb a vonzó erő.

A vonzás erejét befolyásoló másik tényező a környező környezet, mivel az elektromos vezetőképesség a környezettől függően változik. A közeg vezetőképességének ezt az értékét dielektromos állandónak nevezzük.

A vonzó vagy taszító erőket a következő képlettel számolják:

Az értékek a következők:

F: az az erő, amelyet kiszámolni fogunk.

k: a dielektromos állandó, vagyis az elektromos töltéseket körülvevő közeg vezetőképessége. Levegő és vákuum esetén az értéke 9 X 10⁶ N m²/ C².

mit₁, mit₂: Ezek az elektromos töltések, amelyeket figyelembe kell venni, Coulumbs-átlagok. A Coulumb az elektromos töltés mértéke, amelynek lehet pozitív vagy negatív értéke. A Coulumb értéke 6.241509 X 10¹⁸ elektronok. Ha az érték negatív (negatív töltés), ez azt jelenti, hogy töltése feladhatja az elektronokat. Ha értéke pozitív (pozitív töltés), ez azt jelenti, hogy képes felvenni az elektronokat. A díjakat általában részmintákban mérik, például milliCoulumbs (mC) vagy microCoulumbs (mC)

d: a töltések közötti távolság méterben mérve. Mérhetők részmintákban is, például centiméterben (cm), milliméterben (mm) vagy mikronban vagy mikrométerben (mm).

Példák Coulumb-törvény számítására:

1. példa: Ha két 5mC és 7mC elektromos töltésünk van, 3mm-rel elválasztva, akkor határozza meg, hogy vonzzák-e vagy taszítják-e egymást, és számolja ki az erőt, amellyel ezt megteszi.

Mivel a két töltés pozitív, vagyis azonos előjelű, taszítják egymást (az azonos előjelű töltések vonzanak).

Most felírjuk azokat az értékeket, amelyeket a képletben felváltunk^x, a számítások egyszerűsítése érdekében:

k = 9 X 10⁹ N m²/ C²
mit₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
mit₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 C
d = 3 mm = 3 X 10^-3 m

Most elvégezzük a műveleteket, kezdve a második tag szorzataival:

(mit₁) (mit₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 C
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Megosztjuk:

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

Az eredményt megszorozzuk az állandóval:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 x 10⁹ N

2. példa: Számítsa ki a töltések közötti távolságot, ha tudjuk, hogy -25 X 10 vonzó erő van⁵ N és a töltések 2mC és -4mC.

Ebben a példában, mivel ismerjük F és k értékeit, először el kell osztanunk F-et k-vel, hogy megtudjuk, mennyi a [(q₁) (mit₂)] / d²:

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

Azt már tudjuk, hogy a [(q₁) (mit₂)] / d² értéke 2,77 x 10^-4

Most ezt az eredményt elosztjuk a díjak értékével.

(mit₁) (mit₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Most felosztjuk a 2.77 X10 értéket^-4 -8 X 10 között^-6

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

Emlékezzünk vissza, hogy ez az eredmény d², ezért ki kell számolnunk a négyzetgyöket, hogy megkapjuk a távolságot méterben:

Ne felejtsük el, hogy megjegyzéseket.