דוגמה לדוגמא לחוק של קולומב

ה חוק קולומב, המכונה גם חוק המטענים החשמליים, זהו חוק אלקטרוסטטיקה המורכב מהתגלית שה- חיובים עם אותו סימן דוחים וטענות עם הסימן ההפוך מושכות. החוק של קולומב היה התגלה על ידי המדען הצרפתי קרלוס אגוסטין דה קולומב בשנת 1795. התגלית התרחשה לאחר התבוננות כיצד כדור טעון חשמלי מגיב בתוך איזון פיתול, התרחקות או התקרבות, כאשר כדור אחר גם עם מטען התקרב אליו חַשׁמַלִי. המטענים החשמליים הועברו לכדורים על ידי שפשוף מוט על חומרים שונים, כגון צמר, משי וסיבים אחרים.

כתוצאה מתצפיותיו הוא הבין זאת כאשר שני מטענים חשמליים עם אותו סימן מתקשרים, זה שניהם חיוביים או שניהם שליליים, הם נוטים להיפרדכלומר הם דוחים ו כאשר האישומים הם בסימן ההפוך הם מושכים. הוא גם הבין שהכוח שבו הם מושכים או דוחה זה את זה הוא ביחס למטען החשמלי ולמרחק שבו המטענים. הוא הצהיר זאת כדלקמן:

הכוח האטרקטיבי או הדוחה בין שני מטענים חשמליים הוא ביחס ישר למטען החשמלי וביחס הפוך לריבוע המרחק המפריד ביניהם.

המשמעות היא שככל שהמטען גדול יותר, כך הכוח שבו הם מושכים או דוחים זה את זה, וככל שיש יותר מרחק בין המטענים, כך כוח המשיכה נמוך יותר.

גורם נוסף המשפיע על כוח המשיכה הוא הסביבה שמסביב, שכן המוליכות החשמלית משתנה בהתאם לסביבה. ערך זה של מוליכות המדיום נקרא קבוע דיאלקטרי.

כוחות המשיכה או הדחייה מחושבים בנוסחה הבאה:

הערכים הם כדלקמן:

F: הוא הכוח שאנו הולכים לחשב.

k: הוא הקבוע הדיאלקטרי, כלומר המוליכות של המדיום המקיף את המטענים החשמליים. עבור אוויר ואקום, ערכו הוא 9 X 10⁶ N מ '²/ ג².

מה₁, מה₂: הם המטענים החשמליים שיש לקחת בחשבון, ממוצעים בקולומבס. הקולומב הוא מדד המטען החשמלי, שיכול להיות בעל ערך חיובי או שלילי. הערך של קולומב הוא 6.241509 X 10¹⁸ אלקטרונים. אם הערך שלילי (מטען שלילי), המשמעות היא שהמטען שלו יכול לוותר על אלקטרונים. אם ערכו חיובי (מטען חיובי), המשמעות היא שהוא יכול לקלוט אלקטרונים. מטענים נמדדים בדרך כלל בתת-רב-פנים, כגון מיליקולומב (mC) או מיקרו-קולומב (mC)

d: הוא המרחק בין המטענים, הנמדד במטרים. ניתן למדוד אותם גם ברב-משנה, כגון סנטימטרים (ס"מ), מילימטרים (מ"מ), או מיקרון או מיקרומטר (מ"מ).

דוגמאות לחישוב חוק קולומב:

דוגמה 1: אם יש לנו שני מטענים חשמליים של 5mC ו- 7mC, 3mm זה מזה, קבע אם הם הולכים למשוך או להדוף זה את זה, וחשב את הכוח שאליו הם עושים זאת.

מכיוון ששני המטענים חיוביים, כלומר מאותו סימן, הם ידחו זה את זה (מטענים של אותו סימן מושכים זה את זה).

כעת נרשום את הערכים שנחליף בנוסחה נחליף את ריבויות המשנה לכוחות של הטופס 10^איקס, כדי לפשט את החישובים:

k = 9 X 10⁹ N מ '²/ ג²
מה₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 ג
מה₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 ג
d = 3mm = 3 X 10^-3 M

כעת אנו מבצעים את הפעולות, החל מכפלת החבר השני:

(מה₁) (מה₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 ג
ד² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

אנו מבצעים את החלוקה:

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

אנו מכפילים את התוצאה בקבוע:

(9 X 10⁹) (3.88) = 34.92 X 10⁹ נ

דוגמה 2: חישוב המרחק בין המטענים, אם נדע שיש כוח אטרקטיבי של -25 X 10⁵ N והמטענים הם 2mC ו- -4mC.

בדוגמה זו, מכיוון שאנו מכירים את הערכים של F ו- k, מה שעלינו לעשות קודם הוא לחלק את F ב- k, כדי לגלות כמה הערך של [(q₁) (מה₂)] / ד²:

-25 / 9 = -2.77 X 10^5-9= 2.77 X 10^-4

אנחנו כבר יודעים שהערך של [(ש₁) (מה₂)] / ד² הוא 2.77 X 10^-4

כעת אנו הולכים לחלק את התוצאה הזו לפי שווי החיובים.

(מה₁) (מה₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

עכשיו אנו מחלקים 2.77 X10^-4 בין -8 X 10^-6

2.77 X10^-4 / -8 X 10^-6 = 0.34625 X10² = 34.625

נזכיר שתוצאה זו היא ד²אז עלינו לחשב את השורש הריבועי כדי להשיג את המרחק במטרים:

אל תשכח להשאיר את הערותיך.