Voorbeeld van de wet van Coulumb

De Wet van Coulumb, ook bekend als de wet van elektrische ladingen, het is een wet van elektrostatica die bestaat uit de ontdekking dat de ladingen met hetzelfde teken stoten af ​​en ladingen met het tegenovergestelde teken trekken aan. De wet van Columb was: ontdekt door de franse wetenschapper Carlos Agustín de Coulumb in 1795. De ontdekking kwam na te hebben waargenomen hoe een elektrisch geladen bol reageerde in een torsiebalans, weggaan of naderen, wanneer een andere bol ook met lading deze naderde elektrisch. De elektrische ladingen werden doorgegeven aan de bollen door met een staaf over verschillende materialen te wrijven, zoals wol, zijde en andere vezels.

Als gevolg van zijn observaties realiseerde hij zich dat: wanneer twee elektrische ladingen met hetzelfde teken op elkaar inwerken, dat is beide zijn positief of beide zijn negatief, ze hebben de neiging om te scheiden, dat wil zeggen, ze stoten af ​​​​en wanneer de ladingen van het tegenovergestelde teken zijn, trekken ze elkaar aan

. Hij realiseerde zich ook dat de kracht waarmee ze elkaar aantrekken of afstoten in relatie staat tot de elektrische lading en de afstand waarop de ladingen zich bevinden. Hij stelde het als volgt:

De aantrekkende of afstotende kracht tussen twee elektrische ladingen is recht evenredig met de elektrische lading en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand die hen scheidt.

Dit betekent dat hoe groter de lading, hoe groter de kracht waarmee ze elkaar aantrekken of afstoten, en hoe meer afstand er is tussen de ladingen, hoe lager de aantrekkingskracht.

Een andere factor die de aantrekkingskracht beïnvloedt, is de omgeving, aangezien de elektrische geleidbaarheid varieert afhankelijk van de omgeving. Deze waarde van de geleidbaarheid van het medium wordt de diëlektrische constante genoemd.

De aantrekkende of afstotende krachten worden berekend met de volgende formule:

De waarden zijn als volgt:

F: is de kracht die we gaan berekenen.

k: is de diëlektrische constante, dat wil zeggen de geleidbaarheid van het medium dat de elektrische ladingen omringt. Voor lucht en vacuüm is de waarde 9 X 10⁶ Nm²/ C².

wat₁, wat₂: Dit zijn de elektrische ladingen waarmee rekening moet worden gehouden, gemiddelden in Coulumbs. De Coulumb is de maat voor elektrische lading, die een positieve of negatieve waarde kan hebben. De waarde van een Coulumb is 6.241509 X 10¹⁸ elektronen. Als de waarde negatief is (negatieve lading), betekent dit dat de lading elektronen kan afstaan. Als de waarde positief is (positieve lading), betekent dit dat het elektronen kan absorberen. Kosten worden over het algemeen gemeten in subveelvouden, zoals milliCoulumbs (mC) of microCoulumbs (mC)

d: is de afstand tussen de ladingen, gemeten in meters. Ze kunnen ook worden gemeten in subveelvouden, zoals centimeters (cm), millimeters (mm) of microns of micrometers (mm).

Voorbeelden van berekening van de wet van Coulumb:

Voorbeeld 1: Als we twee elektrische ladingen hebben van 5mC en 7mC, gescheiden door 3 mm, bepaal dan of ze elkaar gaan aantrekken of afstoten, en bereken de kracht waarmee ze dat doen.

Omdat de twee ladingen positief zijn, dat wil zeggen van hetzelfde teken, stoten ze elkaar af (ladingen van hetzelfde teken trekken elkaar aan).

Nu noteren we de waarden die we zullen vervangen in de formule We zullen de subveelvouden vervangen door machten van de vorm 10^X, om de berekeningen te vereenvoudigen:

k = 9 X 10⁹ Nm²/ C²
wat₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
wat₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 C
d = 3mm = 3X10^-3 m

Nu voeren we de bewerkingen uit, te beginnen met de vermenigvuldigingen van het tweede lid:

(wat₁) (wat₂) = (5 X 10^-3) (7X10^-3) = 35X10^-6 C
d² = (3 X 10^-3)² = 9X10^-6

We maken de indeling:

(35X10^-6) / (9 X 10^-6) = 3.88X10⁰ = 3.88

We vermenigvuldigen het resultaat met de constante:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ nee

Voorbeeld 2: Bereken de afstand tussen de ladingen, als we weten dat er een aantrekkingskracht is van -25 X 10⁵ N en de ladingen zijn 2mC en -4mC.

Omdat we in dit voorbeeld de waarden van F en k kennen, moeten we eerst F delen door k, om erachter te komen hoeveel de waarde is van [(q₁) (wat₂)] / d²:

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

We weten al dat de waarde van [(q₁) (wat₂)] / d² is 2,77 X 10^-4

Nu gaan we dit resultaat delen door de waarde van de kosten.

(wat₁) (wat₂) = (2X10^-3) (- 4X10^-3) = -8 X 10^-6

Nu delen we 2.77 X10^-4 tussen -8 X 10^-6

2.77X10^-4 / -8X10^-6 = 0,34625 X10² = 34.625

Bedenk dat dit resultaat d. is², dus we moeten de vierkantswortel berekenen om de afstand in meters te verkrijgen:

Vergeet niet uw opmerkingen achter te laten.