쿨롱의 법칙 예

Coulum의 법칙은 Coulum 프랑스 과학자 Charles Augustin Coulomb에 의해 만들어졌으며 섬유와 와이어의 비틀림을 연구하기 위해 균형을 발명했습니다. 나중에이 균형이 사용되었습니다. 작은 공간에서 재현하기 위해 Isaac Newton과 Johannes Kepler가 표현한 인력과 정전기의 법칙은 행성

비틀림 균형은 두 개의 유리 실린더로 구성되며, 하나는 길고 가늘며 끝에는 은색 막대가 매달려 있습니다. 더 넓은 원통에 숫자 눈금이있는 막대의 다른쪽에는 또 다른 수평 막대가 있으며 그 끝에 그는 노인 골수 공을 놓았습니다. 비늘 상단에는 막대에 부착 된 또 다른 엘더베리 속 구가 삽입되는 구멍이 있습니다.

두 막대가 정전기없이 결합되면 인력이나 반발력이없고 정지 상태로 유지됩니다. 전극에 의해 전하가 가해지면 등호이면 서로 거부하고 반대 기호이면 더 가까이 움직입니다.

이 실험은 진공 상태에있는 구체에서 수행되었습니다. 이 실험을 통해 그는 더 잘 알려진 정전기 전하의 법칙을 표현했습니다. 쿨롱 법칙, "두 개의 전하가 서로 작용하는 힘은 정전기 전하의 곱이며 거리의 제곱에 반비례합니다. 그만하다."

이것은 두 개의 정전기 전하가 특정 힘으로 서로를 밀어 낼 것이라는 것을 의미하며, 처음에는 전하 1과 전하 2의 곱으로 계산됩니다 (q₁ 때문에₂). 그리고이 반발력은 하전 된 구체 사이의 거리가 일정하다는 것을 고려할 때 전하 중 하나 또는 둘 다의 증가 또는 감소의 함수로 직접적으로 달라질 것입니다.

거리가 변할 때 힘은 거리의 제곱에 반비례하여 변합니다. 예를 들어 전하가 남아있는 경우 같고 초기 거리가 두 배가되면 2 X 2 = 4가되고 그 역 관계는 ​​힘이 거리에 따른 힘의 1/4이됨을 나타냅니다. 1.

이것은 다음 공식으로 설명됩니다.

F = q₁* 뭐₂ 일정한 거리를 위해.
F = q₁* 뭐₂/ d² 가변 거리.

또한 상수 (k)를 적용해야 하중과 관련하여 항상 작용하는 힘을 결정할 수 있습니다. 이 상수는 반발력, 거리, 전하 및 전하를 나누는 매체에 의해 결정됩니다. 계수라고하는 전도도와 밀도로 인해 전도도가 다를 수 있습니다. 유전체.

측정 단위. 모든 물리량 계산과 마찬가지로 다양한 측정 단위를 사용합니다. 이러한 계산의 단위는 다음과 같습니다.

F: 뉴턴 (1 뉴턴은 매초 1 킬로그램에서 1 미터를 이동하는 데 필요한 힘과 같습니다)

차지 (q1, q2): ​​쿨럼 (1 쿨롱은 6.28 X 10과 같음)¹⁸ 전자)
거리 (d): 미터 (미터법의 측정 단위)

K: 유전 상수는 동일한 크기의 두 전하에서 정전기 제거력에 의해 결정됩니다. 진공 상태에서는 8.988 X 10입니다.⁹ 뉴턴은 모든 미터를 제곱하고 하중의 제곱으로 나눈 값입니다. 실용적인 목적을 위해 값은 9 X 10으로 반올림됩니다.⁹ Nm²/ q². 그러면 다음 공식이 생깁니다.

F = (k) q₁ 때문에₂ 고정 거리 용.
F = (k) q₁ 때문에₂ / d² 가변 거리 용.

이 마지막 공식을 개발하면 다음을 갖게됩니다.

F = (9X10⁹ 미디엄² / q²) 때문에₁ 때문에₂ / d²

이 공식은 Void에 유효합니다. 전하가 다른 매체에있는 경우 상수는 매체의 유전 계수로 나뉩니다. 그러면 공식은 다음과 같습니다.

F = (k / e) q₁ 때문에₂ 고정 거리 용.
F = (k / e) q₁ 때문에₂ / d² 가변 거리 용.

일부 물질의 유전 상수 :

비어 있음: 1
공기: 1
왁스: 1.8
물: 80
알코올: 15
종이: 1.5
파라핀: 2.1

쿨롱의 법칙의 4 가지 예 :

예 1.

3 X 10의 전하를 가진 두 개의 구체가 밀어내는 힘을 계산합니다.^-5 쿨롱 및 5 X 10^-5, 40 센티미터 거리에서 진공 상태에서.

F =?
뭐₁ = 1 X 10^-5
뭐₂ = 1 X 10^-5
d = .4 미터
k = 9 X 10⁹ 미디엄²/ d²
뭐₁ 때문에₂ = (3 X 10^-3) (5 X 10^-5) = 1 X 10^-10
디² = 0.16m
뭐₁ 때문에₂ / d^{2 =}1x10^-8/0.16 = 6.25 X 10^-10
k x (q₁ 때문에₂ / d²) = (9 X 10⁹) (6.25/10-¹⁰) = 5,625 N.

예 2

2.5 X 10의 동일한 요금으로 시간당 요금이 반발되는 힘인 이전 예의 동일한 데이터로 계산합니다.^-6 쿨롱.

F =?
뭐₁ = 2.5 X 10^-6
뭐₂ = 2.5 X 10^-6
d = .4 미터
k = 9 X 10⁹ 미디엄²/ d²
뭐₁ 때문에₂ = (2.5 X 10^-6) (2.5 X 10^-6) = 6.25 X 10^-12
디² = 0.16m
뭐₁ 때문에₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0.16 = 39.0625 X 10^-12
k x (q₁ 때문에₂ / d²) = (9 X 10⁹) (39.0625 X 10^-12) = 0.315N. (31.5 X 10^-2 엔)

예제 3

예제 2에서와 동일한 데이터를 사용하여 거리의 두 배, 즉 80cm에서 반발력을 계산합니다.

F =?
뭐₁ = 2.5 X 10^-6
뭐₂ = 2.5 X 10^-6
d = 0.8m
k = 9 X 10⁹ 미디엄²/ d²
뭐₁ 때문에₂ = (2.5 X 10^-6) (2.5 X 10^-6) = 6.25 X 10^-12
디² = 0.64m
뭐₁ 때문에₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0.16 = 9.765625 X 10^-12
k x (q₁ 때문에₂ / d²) = (9 X 10⁹) (9.765625 X 10^-12) = 0.0878 N. (8.78 X10^-2 엔)

예 4

다른 유전체 매체에서 알코올로 된 예 3을 계산하십시오.

F =?
뭐₁ = 2.5 X 10^-6
뭐₂ = 2.5 X 10^-6
d = 0.8m
k = 9 X 10⁹ 미디엄²/ d²
e = 15
뭐₁ 때문에₂ = (2.5 X 10^-6) (2.5 X 10^-6) = 6.25 X 10^-12
디² = 0.64m
뭐₁ 때문에₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0.16 = 9.765625 X 10^-12
k / e = (9 X 10⁹) / 15 = 6 X 10⁸
k X (q₁ 때문에₂ / d²) = (6 X 10⁸) (9.765625 X 10^-12) = 0.00586 N (5.86 X 10^-3 엔)