Coulombs loveksempel

Coulums lov ble først produsert ved opprettelsen av balansen mellom Coulum som ble opprettet av den franske forskeren Charles Augustin Coulomb, oppfant en balanse for å studere vridningen av fibre og ledninger, senere ble den samme balansen brukt for å reprodusere i et lite rom, lovene om tiltrekning og statisk ladning som Isaac Newton og Johannes Kepler fortalte om forholdet mellom tyngdekreftene mellom planeter

Torsjonsbalansen består av to glassflasker, en lang og tynn, på slutten av hvilken en sølvstang er hengt opp. På den andre siden av stangen som er på en bredere sylinder og med en numerisk skala, er det en annen horisontal stang, på slutten som han plasserte en kule av eldste marg. Øverst på skalaen er det et hull som en annen kule av hyllebærkrok festet til en stang blir satt inn i.

Når begge stengene bringes sammen uten statiske ladninger, er det ingen krefter for tiltrekning eller frastøting, og de forblir i ro. Når en ladning påføres dem av en elektrode, vil de avvise hverandre hvis de har like tegn, eller de vil bevege seg nærmere hvis de har motsatte tegn.

Dette eksperimentet ble deretter utført på kuler suspendert i vakuum. Disse eksperimentene fikk ham til å uttrykke loven om elektrostatiske ladninger, bedre kjent som Coulomb lov, som sier: “Kraften som to elektriske ladninger utøver på hverandre er direkte proporsjonal med produkt av deres elektrostatiske ladninger og omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden som Å stoppe."

Dette betyr at to elektrostatiske ladninger vil frastøte hverandre med en viss kraft, som i utgangspunktet beregnes av produktet av ladning 1 og ladning 2 (q₁ Fordi₂). Og denne frastøtningskraften vil variere direkte som en funksjon av økningen eller reduksjonen av begge eller en av ladningene, med tanke på at avstanden mellom de ladede kulene er konstant.

Når avstanden varierer, vil kraften variere i omvendt proporsjon med kvadratet til avstanden, det vil si hvis for eksempel ladningene forblir lik og startavstanden blir doblet, så vil vi ha 2 X 2 = 4 og dets omvendte forhold indikerer at kraften vil være ¼ av kraften med avstand 1.

Dette forklares med følgende formler:

F = q₁* hva₂ for en konstant avstand.
F = q₁* hva₂/ d² for en variabel avstand.

I tillegg er det nødvendig å bruke en konstant (k), som vil tillate oss å bestemme kraften som alltid virker i forhold til belastningen. Denne konstanten bestemmes av den frastøtende kraften, avstanden, ladningen og mediet som deler ladningene, som Den kan ha forskjellige grader av ledningsevne på grunn av dens ledningsevne og tetthet, som kalles koeffisienten dielektrisk.

MÅLENHETER. Som i alle beregninger av fysiske størrelser, bruker vi forskjellige måleenheter. For disse beregningene er enhetene som følger:

F: Newton (1 newton er lik kraften som trengs for å bevege seg 1 kilo gjennom 1 meter hvert sekund)

Ladning (q1, q2): Coulumb (1 Coulomb tilsvarer 6,28 X 10¹⁸ elektroner)
Avstand (d): Meter (Måleenhet i det metriske systemet)

K: Den dielektriske konstanten bestemmes av den elektrostatiske avvisningskraften i to ladninger av samme størrelse, som i vakuum er 8,988 X 10⁹ Newton, for hver meter i kvadrat og delt av lastens kvadrat. For praktiske formål er verdien avrundet til 9 X 10⁹ Nm²/ q². Så vil vi ha følgende formler:

F = (k) q₁ Fordi₂ For faste avstander.
F = (k) q₁ Fordi₂ / d² for variable avstander.

Hvis vi utvikler denne siste formelen, vil vi ha:

F = (9X10⁹ m² / q²) Fordi₁ Fordi₂ / d²

Denne formelen er gyldig for Void. I tilfelle at ladningene er i et annet medium, vil konstanten bli delt av mediumets dielektriske koeffisient. Formlene vil da være som følger:

F = (k / e) q₁ Fordi₂ For faste avstander.
F = (k / e) q₁ Fordi₂ / d² for variable avstander.

Dielektrisk konstant for noen stoffer:

Tom: 1
Luft: 1
Voks: 1,8
Vann: 80
Alkohol: 15
Papir: 1.5
Paraffin: 2.1

4 eksempler på Coulombs lov:

Eksempel 1.

Beregn styrken som to kuler med ladninger på 3 X 10 avviser^-5 Coulomb og 5 X 10^-5, i en avstand på 40 centimeter, i vakuum.

F =?
hva₁ = 1 X 10^-5
hva₂ = 1 X 10^-5
d = .4 meter
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
hva₁ Fordi₂ = (3 X 10^-3) (5 X 10^-5) = 1 X 10^-10
d² = 0,16 m
hva₁ Fordi₂ / d^{2 =}1 X 10^-8/0,16 = 6,25 X 10^-10
k x (q₁ Fordi₂ / d²) = (9 X 10⁹) (6.25/10-¹⁰) = 5625 N.

Eksempel 2

Beregn med de samme dataene fra forrige eksempel, kraften som ladningene frastøtes per time med like store ladninger på 2,5 X 10^-6 Coulomb.

F =?
hva₁ = 2,5 x 10^-6
hva₂ = 2,5 x 10^-6
d = .4 meter
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
hva₁ Fordi₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 x 10^-6) = 6,25 X 10^-12
d² = 0,16 m
hva₁ Fordi₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0.16 = 39.0625 X 10^-12
k x (q₁ Fordi₂ / d²) = (9 X 10⁹) (39.0625 X 10^-12) = 0,315 N. (31,5 x 10^-2 N)

Eksempel 3

Bruk de samme dataene som i eksempel 2, og beregne frastøtningskraften med to ganger avstanden, det vil si på 80 centimeter.

F =?
hva₁ = 2,5 x 10^-6
hva₂ = 2,5 x 10^-6
d = .8 meter
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
hva₁ Fordi₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 x 10^-6) = 6,25 X 10^-12
d² = 0,64 m
hva₁ Fordi₂ / d^{2 =}15 X 10^-8/0,16 = 9,765625 X 10^-12
k x (q₁ Fordi₂ / d²) = (9 X 10⁹) (9,765625 X 10^-12) = 0,0878 N. (8,78 X10^-2 N)

Eksempel 4

Beregn eksempel 3, i et annet dielektrisk medium, nå i alkohol.

F =?
hva₁ = 2,5 x 10^-6
hva₂ = 2,5 x 10^-6
d = .8 meter
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
e = 15
hva₁ Fordi₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 x 10^-6) = 6,25 X 10^-12
d² = 0,64 m
hva₁ Fordi₂ / 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 Fordi₂ / d²) = (6 X 10⁸) (9,765625 X 10^-12) = 0,00586 N (5,86 X 10^-3 N)