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 torsjon av fibre og ledninger, senere ble den samme balansen brukt for deretter å reprodusere på et lite rom, lovene om tiltrekning og statisk ladning som Isaac Newton og Johannes Kepler uttalte om forholdet mellom tyngdekreftene mellom planeter

Torsjonsbalansen består av to glasssylindre, en lang og tynn, i enden av disse er det opphengt en sølvstang. På den andre siden av stangen, som er på en bredere sylinder og med tallskala, er det en annen horisontal stang, i enden av denne plasserte han en kule av hyllemarg. På toppen av skalaen er det et hull gjennom hvilken en annen kule av hyllebærmarg festet til en stang settes inn.

Når begge stengene bringes sammen uten statiske ladninger, er det ingen tiltreknings- eller frastøtningskrefter, og de forblir i ro. Når en ladning påføres dem av en elektrode, vil de avvise hverandre hvis de har like fortegn, eller de vil bevege seg nærmere hvis de har motsatt fortegn.

Dette eksperimentet ble deretter utført på kuler suspendert i vakuum. Disse eksperimentene førte ham til å uttrykke loven om elektrostatiske ladninger, bedre kjent som Coulombs 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 på 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 Hvorfor₂). Og denne frastøtningskraften vil variere direkte som en funksjon av økningen eller reduksjonen av begge eller en av ladningene, tatt i betraktning at avstanden mellom de ladede kulene er konstant.

Når avstanden varierer, vil kraften variere i omvendt proporsjon med kvadratet på avstanden, det vil si hvis for eksempel ladningene forblir lik og startavstanden dobles, da vil vi ha 2 X 2 = 4 og dens omvendte forhold indikerer at kraften vil være ¼ av kraften med avstanden 1.

Dette er forklart 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 lasten. Denne konstanten bestemmes av frastøtende kraft, 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.

MÅLEENHETER. Som i alle beregninger av fysiske størrelser bruker vi ulike måleenheter. For disse beregningene er enhetene som følger:

F: Newton (1 newton er lik kraften som trengs for å bevege seg 1 kilogram 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: Dielektrisitetskonstanten bestemmes av den elektrostatiske avvisningskraften i to ladninger av samme størrelse, som i et vakuum er 8,988 X 10⁹ Newton, for hver meter kvadratisk og dividert med kvadratet av lasten. For praktiske formål rundes verdien av til 9 X 10⁹ Nm²/ q². Da vil vi ha følgende formler:

F = (k) q₁ Hvorfor₂ For faste avstander.
F = (k) q₁ Hvorfor₂ / d² for variable avstander.

Hvis vi utvikler denne siste formelen, vil vi ha:

F = (9X10⁹ m² / q²) Hvorfor₁ Hvorfor₂ / d²

Denne formelen er gyldig for Void. I tilfelle ladningene er i et annet medium, vil konstanten deles på den dielektriske koeffisienten til mediet. Formlene blir da som følger:

F = (k/e) q₁ Hvorfor₂ For faste avstander.
F = (k/e) q₁ Hvorfor₂ / d² for variable avstander.

Dielektrisk konstant for noen stoffer:

Tom: 1
Luft: 1
Voks: 1,8
Vann: 80
Alkohol: 15
Papir: 1,5
Parafin: 2,1

4 eksempler på Coulombs lov:

Eksempel 1.

Regn ut kraften som to kuler med ladninger på 3 X 10 frastøter^-5 Coulomb og 5 X 10^-5, i en avstand på 40 centimeter, i et vakuum.

F =?
hva₁ = 1 X 10^-5
hva₂ = 1 X 10^-5
d = ,4 meter
k = 9 X 10⁹ m²/ d²
hva₁ Hvorfor₂ = (3 X 10^-3) (5 X 10^-5) = 1 X 10^-10
d² = 0,16 m
hva₁ Hvorfor₂ / d^{2 =}1 x 10^-8/0,16 = 6,25 X 10^-10
k x (q₁ Hvorfor₂ / d²) = (9 X 10⁹) (6.25/10-¹⁰) = 5625 N.

Eksempel 2

Beregn med de samme dataene i forrige eksempel, kraften som ladningene avvises med per time med like 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 Hvorfor₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 X 10^-6) = 6,25 X 10^-12
d² = 0,16 m
hva₁ Hvorfor₂ / d^{2 =}15 x 10^-8/0,16 = 39,0625 X 10^-12
k x (q₁ Hvorfor₂ / 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, beregn frastøtningskraften ved to ganger avstanden, det vil si ved 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 Hvorfor₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 X 10^-6) = 6,25 X 10^-12
d² = 0,64 m
hva₁ Hvorfor₂ / d^{2 =}15 x 10^-8/0,16 = 9,765625 X 10^-12
k x (q₁ Hvorfor₂ / d²) = (9 X 10⁹) (9,765625 X 10^-12) = 0,0878 N. (8,78 X10^-2 N)

Eksempel 4

Regn ut 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 Hvorfor₂ = (2,5 X 10^-6) (2,5 X 10^-6) = 6,25 X 10^-12
d² = 0,64 m
hva₁ Hvorfor₂ / 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 Hvorfor₂ / d²) = (6 X 10⁸) (9,765625 X 10^-12) = 0,00586 N (5,86 X 10^-3 N)