Contoh Hukum Coulomb

Hukum Coulum pertama kali dihasilkan oleh penciptaan keseimbangan coulum yang diciptakan oleh ilmuwan Prancis Charles Augustin Coulomb, menemukan keseimbangan untuk mempelajari torsi serat dan kabel, kemudian keseimbangan yang sama ini digunakan kemudian untuk mereproduksi dalam ruang kecil, hukum tarik-menarik dan muatan statis yang Isaac Newton dan Johannes Kepler diucapkan pada hubungan gaya gravitasi antara planet

Keseimbangan torsi terdiri dari dua silinder kaca, satu panjang dan tipis, di ujungnya digantungkan batang perak. Di sisi lain batang, yang berada di silinder yang lebih lebar dan dengan skala numerik, ada batang horizontal lain, di ujungnya ia meletakkan bola sumsum tua. Di bagian atas skala, ada lubang di mana bola lain dari empulur elderberry yang menempel pada batang dimasukkan.

Ketika kedua batang disatukan tanpa muatan statis, tidak ada gaya tarik-menarik atau tolak-menolak, dan keduanya tetap diam. Ketika muatan diberikan kepadanya oleh elektroda, mereka akan menolak satu sama lain jika tandanya sama, atau mereka akan bergerak lebih dekat jika tandanya berlawanan.

Eksperimen ini kemudian dilakukan pada bola yang tersuspensi dalam ruang hampa. Eksperimen ini membawanya untuk mengungkapkan hukum muatan elektrostatik, lebih dikenal sebagai Hukum Coulomb, yang mengatakan: “Gaya yang dilakukan oleh dua muatan listrik satu sama lain berbanding lurus dengan produk dari muatan elektrostatiknya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang Untuk berhenti."

Artinya dua muatan elektrostatik akan saling tolak menolak dengan gaya tertentu, yang awalnya dihitung dengan perkalian muatan 1 dan muatan 2 (q₁ Mengapa₂). Dan gaya tolak-menolak ini akan bervariasi secara langsung sebagai fungsi dari kenaikan atau penurunan kedua atau salah satu muatan, mengingat jarak antara bola bermuatan adalah konstan.

Ketika jarak berubah, gaya akan berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, yaitu jika, misalnya, muatan tetap sama dan jarak awal digandakan, maka kita akan memiliki 2 X 2 = 4 dan hubungan terbaliknya menunjukkan bahwa gaya akan menjadi dari gaya dengan jarak 1.

Ini dijelaskan dengan rumus berikut:

F = q₁* Apa₂ untuk jarak yang konstan.
F = q₁* Apa₂/ D² untuk jarak variabel.

Selain itu, perlu untuk menerapkan konstanta (k), yang akan memungkinkan kita untuk menentukan gaya yang selalu bekerja dalam kaitannya dengan beban. Konstanta ini ditentukan oleh gaya tolak-menolak, jarak, muatan, dan medium yang membagi muatan, yang: itu dapat memiliki tingkat konduktivitas yang berbeda karena konduktivitas dan kepadatannya, yang disebut koefisien dielektrik.

UNIT PENGUKURAN. Seperti dalam semua perhitungan besaran fisika, kita menggunakan berbagai satuan pengukuran. Untuk perhitungan ini, satuannya adalah sebagai berikut:

F: Newton (1 newton sama dengan gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan 1 kilogram melalui 1 meter setiap detik)

Muatan (q1, q2): Coulumb (1 Coulomb sama dengan 6,28 X 10¹⁸ elektron)
Jarak (d): Meter (Satuan ukuran dalam sistem metrik)

K: Konstanta dielektrik ditentukan oleh gaya penolakan elektrostatik dalam dua muatan yang sama besarnya, yang dalam ruang hampa adalah 8,988 X 10⁹ Newton, untuk setiap meter kuadrat dan dibagi dengan kuadrat beban. Untuk tujuan praktis, nilainya dibulatkan menjadi 9 X 10⁹ Nm²/ Q². Maka kita akan memiliki rumus berikut:

F = (k) q₁ Mengapa₂ Untuk jarak tetap.
F = (k) q₁ Mengapa₂ / D² untuk jarak variabel.

Jika kita mengembangkan formula terakhir ini, kita akan memiliki:

F = (9X10⁹ M² / Q²) Mengapa₁ Mengapa₂ / D²

Formula ini berlaku untuk Void. Dalam hal muatan berada dalam medium yang berbeda, maka konstanta akan dibagi dengan koefisien dielektrik medium tersebut. Maka rumus-rumusnya akan menjadi sebagai berikut:

F = (k / e) q₁ Mengapa₂ Untuk jarak tetap.
F = (k / e) q₁ Mengapa₂ / D² untuk jarak variabel.

Konstanta dielektrik beberapa zat:

kosong: 1
Udara: 1
Lilin: 1,8
Air: 80
Alkohol: 15
Kertas: 1,5
Parafin: 2.1

4 contoh Hukum Coulomb:

Contoh 1.

Hitung gaya tolak-menolak dua bola bermuatan 3 X 10^-5 Coulomb dan 5 X 10^-5, pada jarak 40 sentimeter, dalam ruang hampa.

F =?
Apa₁ = 1 X 10^-5
Apa₂ = 1 X 10^-5
d = 0,4 meter
k = 9 X 10⁹ M²/ D²
Apa₁ Mengapa₂ = (3 X 10^-3) (5 X 10^-5) = 1 X 10^-10
D² = 0,16 m
Apa₁ Mengapa₂ / D^{2 =}1X10^-8/0,16 = 6,25 X 10^-10
kx (q₁ Mengapa₂ / D²) = (9 X 10⁹) (6.25/10-¹⁰) = 5.625 N.

Contoh 2

Hitung dengan data yang sama dari contoh sebelumnya, gaya yang digunakan muatan ditolak per jam dengan muatan yang sama 2,5 X 10^-6 Coulomb.

F =?
Apa₁ = 2,5 X 10^-6
Apa₂ = 2,5 X 10^-6
d = 0,4 meter
k = 9 X 10⁹ M²/ D²
Apa₁ Mengapa₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 X 10^-6) = 6,25 X 10^-12
D² = 0,16 m
Apa₁ Mengapa₂ / D^{2 =}15X10^-8/0,16 = 39,0625 X 10^-12
kx (q₁ Mengapa₂ / D²) = (9 X 10⁹) (39,0625 X 10^-12) = 0,315 N. (31.5 X 10^-2 N)

Contoh 3

Dengan menggunakan data yang sama seperti pada contoh 2, hitung gaya tolak-menolak pada jarak dua kali, yaitu pada 80 sentimeter.

F =?
Apa₁ = 2,5 X 10^-6
Apa₂ = 2,5 X 10^-6
d = 0,8 meter
k = 9 X 10⁹ M²/ D²
Apa₁ Mengapa₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 X 10^-6) = 6,25 X 10^-12
D² = 0,64 m
Apa₁ Mengapa₂ / D^{2 =}15X10^-8/0.16 = 9.765625 X 10^-12
kx (q₁ Mengapa₂ / D²) = (9 X 10⁹) (9,765625 X 10^-12) = 0,0878 N. (8,78 X10^-2 N)

Contoh 4

Hitung contoh 3, dalam media dielektrik yang berbeda, sekarang dalam alkohol.

F =?
Apa₁ = 2,5 X 10^-6
Apa₂ = 2,5 X 10^-6
d = 0,8 meter
k = 9 X 10⁹ M²/ D²
e = 15
Apa₁ Mengapa₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 X 10^-6) = 6,25 X 10^-12
D² = 0,64 m
Apa₁ Mengapa₂ / D^{2 =}15X10^-8/0.16 = 9.765625 X 10^-12
k / e = (9 X 10⁹) / 15 = 6 X 10⁸
k X (q₁ Mengapa₂ / D²) = (6 X 10⁸) (9,765625 X 10^-12) = 0,00586 N (5,86 X 10^-3 N)