Kulono dėsnio pavyzdys

Koululo dėsnis pirmą kartą buvo sukurtas sukuriant pusiausvyrą Coulum kurį sukūrė prancūzų mokslininkas Charlesas Augustinas Coulombas, išrado svarstyklę pluoštų ir vielų sukimui tirti, vėliau ta pati pusiausvyra buvo naudojama tada mažoje erdvėje atkurti traukos ir statinio krūvio dėsnius, kuriuos Isaacas Newtonas ir Johannesas Kepleris paskelbė apie gravitacijos jėgų santykį tarp planetos

Sukimo pusiausvyrą sudaro du stikliniai cilindrai, vienas ilgas ir plonas, kurių gale pakabintas sidabrinis strypas. Kitoje lazdos pusėje, kuri yra ant platesnio cilindro ir su skaitmenine skale, yra dar viena horizontali lazdelė, kurios gale jis padėjo vyresnio amžiaus smegenų rutulį. Skalės viršuje yra skylė, per kurią įkišama dar viena prie meškerės pritvirtinta šeivamedžio uogienės sfera.

Kai abu strypai sujungiami be statinių krūvių, nėra traukos ar atstūmimo jėgų ir jie lieka ramybėje. Kai elektrodas jiems įkrauna krūvį, jie atmeta vienas kitą, jei yra lygių ženklų, arba priartės, jei yra priešingų ženklų.

Tada šis eksperimentas buvo atliktas su sferomis, suspenduotomis vakuume. Šie eksperimentai paskatino jį išreikšti elektrostatinių krūvių dėsnį, geriau žinomą kaip Kulono įstatymas, kuriame sakoma: „Jėga, kurią du elektriniai krūviai veikia vienas kitam, yra tiesiogiai proporcinga jų elektrostatinių krūvių sandauga ir atvirkščiai proporcinga atstumo, kurį Sustoti."

Tai reiškia, kad du elektrostatiniai krūviai atstums vienas kitą tam tikra jėga, kuri iš pradžių apskaičiuojama pagal krūvio 1 ir krūvio 2 sandaugą (q₁ Nes₂). Ir ši atstūmimo jėga tiesiogiai skirsis priklausomai nuo abiejų ar vieno iš krūvių padidėjimo ar sumažėjimo, atsižvelgiant į tai, kad atstumas tarp įkrautų sferų yra pastovus.

Kai atstumas kinta, jėga skirsis atvirkščiai proporcingai atstumo kvadratui, tai yra, jei, pavyzdžiui, krūviai išlieka lygus ir pradinis atstumas padvigubėja, tada mes turėsime 2 X 2 = 4, o jo atvirkštinis ryšys rodo, kad jėga bus ¼ jėgos su atstumu 1.

Tai paaiškinama šiomis formulėmis:

F = q₁* ką₂ pastoviam atstumui.
F = q₁* ką₂/ d² kintamam atstumui.

Be to, būtina taikyti konstantą (k), kuri leis mums nustatyti jėgą, kuri visada veikia krūvio atžvilgiu. Šią konstantą lemia atstumianti jėga, atstumas, krūvis ir terpę dalijanti terpė, kuri Jis gali turėti skirtingą laidumo laipsnį dėl savo laidumo ir tankio, kuris vadinamas koeficientu dielektrikas.

MATAVIMO VIENETAI. Kaip ir visuose fizinių dydžių skaičiavimuose, mes naudojame įvairius matavimo vienetus. Atliekant šiuos skaičiavimus, vienetai yra tokie:

F: Niutonas (1 niutonas yra lygus jėgai, reikalingai perkelti 1 kilogramą per 1 metrą per sekundę)

Įkrovimas (q1, q2): Coulumb (1 Coulomb lygus 6.28 X 10)¹⁸ elektronai)
Atstumas (d): matuoklis (matavimo vienetas metrinėje sistemoje)

K: Dielektrinę konstantą lemia elektrostatinė atmetimo jėga dviejuose to paties dydžio krūviuose, kurie vakuume yra 8,988 X 10⁹ Niutonas, už kiekvieną metrą kvadratu ir padalytas iš krovinio kvadrato. Praktiniais tikslais vertė suapvalinama iki 9 X 10⁹ Nm²/ q². Tada turėsime šias formules:

F = (k) q₁ Nes₂ Fiksuotiems atstumams.
F = (k) q₁ Nes₂ / d² kintamiems atstumams.

Jei sukursime šią paskutinę formulę, turėsime:

F = (9X10⁹ m² / q²) Nes₁ Nes₂ / d²

Ši formulė galioja tuštumai. Tuo atveju, kai krūviai yra kitoje terpėje, tada konstanta bus padalinta iš terpės dielektrinio koeficiento. Tada formulės bus tokios:

F = (k / e) q₁ Nes₂ Fiksuotiems atstumams.
F = (k / e) q₁ Nes₂ / d² kintamiems atstumams.

Kai kurių medžiagų dielektrinė konstanta:

Tuščias: 1
Oras: 1
Vaškas: 1,8
Vanduo: 80
Alkoholis: 15
Popierius: 1.5
Parafinas: 2.1

4 Kulono įstatymo pavyzdžiai:

1 pavyzdys.

Apskaičiuokite jėgą, kuria atstumia dvi sferos su 3 X 10 krūviais^-5 Kulonas ir 5 X 10^-5, 40 centimetrų atstumu, vakuume.

F =?
ką₁ = 1 X 10^-5
ką₂ = 1 X 10^-5
d =, 4 metrai
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
ką₁ Nes₂ = (3 X 10^-3) (5 X 10^-5) = 1 X 10^-10
d² = 0,16 m
ką₁ Nes₂ / d^{2 =}1 X 10^-8/0,16 = 6,25 x 10^-10
k x (q₁ Nes₂ / d²) = (9 X 10⁹) (6.25/10-¹⁰) = 5625 N.

2 pavyzdys

Apskaičiuokite pagal tuos pačius ankstesnio pavyzdžio duomenis jėgą, su kuria atmušami krūviai per valandą, esant vienodiems 2,5 X 10^-6 Kulonas.

F =?
ką₁ = 2,5 x 10^-6
ką₂ = 2,5 x 10^-6
d =, 4 metrai
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
ką₁ Nes₂ = (2,5 x 10^-6) (2,5 x 10^-6) = 6,25 x 10^-12
d² = 0,16 m
ką₁ Nes₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0,16 = 39,0625 X 10^-12
k x (q₁ Nes₂ / d²) = (9 X 10⁹) (39.0625 X 10^-12) = 0,315 N. (31,5 x 10^-2 N)

3 pavyzdys

Naudodami tuos pačius duomenis kaip ir 2 pavyzdyje, apskaičiuokite atstūmimo jėgą dvigubu atstumu, tai yra 80 centimetrų atstumu.

F =?
ką₁ = 2,5 x 10^-6
ką₂ = 2,5 x 10^-6
d =, 8 metrai
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
ką₁ Nes₂ = (2,5 x 10^-6) (2,5 x 10^-6) = 6,25 x 10^-12
d² = 0,64 m
ką₁ Nes₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0,16 = 9,765625 X 10^-12
k x (q₁ Nes₂ / d²) = (9 X 10⁹) (9.765625 X 10^-12) = 0,0878 N. (8,78 X10^-2 N)

4 pavyzdys

Apskaičiuokite 3 pavyzdį kitoje dielektrinėje terpėje, kuri dabar yra alkoholio.

F =?
ką₁ = 2,5 x 10^-6
ką₂ = 2,5 x 10^-6
d =, 8 metrai
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
e = 15
ką₁ Nes₂ = (2,5 x 10^-6) (2,5 x 10^-6) = 6,25 x 10^-12
d² = 0,64 m
ką₁ Nes₂ / 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 Nes₂ / d²) = (6 X 10⁸) (9.765625 X 10^-12) = 0,00586 N (5,86 x 10^-3 N)