Przykład prawa Coulomba Przykład

Prawo Coulomba, znane również jako prawo ładunków elektrycznych, jest prawem elektrostatyki, które polega na odkryciu, że that szarżuje z tym samym znakiem odpychaj i szarżuje z przeciwnym znakiem przyciągaj. Prawo Columba było odkryty przez francuski naukowiec Carlos Agustín de Coulumb w 1795 roku. Odkrycie nastąpiło po zaobserwowaniu reakcji naładowanej elektrycznie kuli w równowaga skrętna, oddalanie się lub zbliżanie, gdy zbliża się do niej inna kula również z ładunkiem elektryczny. Ładunki elektryczne były przekazywane do kul poprzez pocieranie prętem różnych materiałów, takich jak wełna, jedwab i inne włókna.

W wyniku swoich obserwacji zdał sobie sprawę, że gdy oddziałują dwa ładunki elektryczne o tym samym znaku, to jest oba są pozytywne lub oba są negatywne, mają tendencję do separacjiczyli odpychają i gdy ładunki mają przeciwny znak, przyciągają. Zdał sobie również sprawę, że siła, z jaką się przyciągają lub odpychają, zależy od ładunku elektrycznego i odległości, z jaką ładunki się znajdują. Stwierdził to w następujący sposób:

Siła przyciągania lub odpychania między dwoma ładunkami elektrycznymi jest wprost proporcjonalna do ładunku elektrycznego i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości, która je dzieli.

Oznacza to, że im większe obciążenie, tym większa siła, z jaką się przyciągają lub odpychają, a im większa odległość między ładunkami, tym siła przyciągania będzie się zmniejszać.

Innym czynnikiem wpływającym na siłę przyciągania jest otaczające środowisko, ponieważ przewodność elektryczna zmienia się w zależności od środowiska. Ta wartość przewodności ośrodka nazywana jest stałą dielektryczną.

Siły przyciągania lub odpychania oblicza się według wzoru:

Wartości są następujące:

F: to siła, którą zamierzamy obliczyć.

k: jest stałą dielektryczną, czyli przewodnością ośrodka otaczającego ładunki elektryczne. Dla powietrza i próżni jego wartość wynosi 9 X 10⁶ Nm²/ C².

co₁, co₂: Są to ładunki elektryczne do rozważenia, średnie w kulumbach. Kulumb jest miarą ładunku elektrycznego, który może mieć wartość dodatnią lub ujemną. Wartość kulumba to 6.241509 X 10¹⁸ elektrony. Jeśli wartość jest ujemna (ładunek ujemny), oznacza to, że jego ładunek może oddać elektrony. Jeśli jego wartość jest dodatnia (ładunek dodatni), oznacza to, że może absorbować elektrony. Ładunki są zwykle mierzone w podwielokrotnościach, takich jak milikulumby (mC) lub mikrokulumby (mC)

d: to odległość między ładunkami, mierzona w metrach. Można je również mierzyć w podwielokrotnościach, takich jak centymetry (cm), milimetry (mm) lub mikrony lub mikrometry (mm).

Przykłady obliczeń z prawa Coulomba:

Przykład 1: Jeśli mamy dwa ładunki elektryczne 5mC i 7mC, oddzielone od siebie o 3mm, określ, czy będą się one przyciągać, czy odpychać i oblicz siłę, z jaką to robią.

Ponieważ dwa ładunki są dodatnie, to znaczy tego samego znaku, będą się odpychać (ładunki tego samego znaku przyciągają się).

Teraz zapisujemy wartości, które podstawimy we wzorze Podwielokrotności podstawimy dla potęg postaci 10^x, aby uprościć obliczenia:

k = 9 X 10⁹ Nm²/ C²
co₁ = 5 mC = 5 x 10^-3 do
co₂ = 7 mC = 7 x 10^-3 do
d = 3mm = 3 X 10^-3 mi

Teraz wykonujemy operacje, zaczynając od mnożenia drugiego członka:

(co₁) (co₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 do
re² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Dokonujemy podziału:

(35X10^-6) / (9X10^-6) = 3,88 X 10⁰ = 3.88

Wynik mnożymy przez stałą:

(9X10⁹) (3,88) = 34,92 x 10⁹ N

Przykład 2: Oblicz odległość między ładunkami, jeśli wiemy, że istnieje siła przyciągania -25 X 10⁵ N a ładunki wynoszą 2mC i -4mC.

W tym przykładzie, ponieważ znamy wartości F i k, musimy najpierw podzielić F przez k, aby dowiedzieć się, ile wynosi wartość [(q₁) (co₂)] / d²:

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

Wiemy już, że wartość [(q₁) (co₂)] / d² wynosi 2,77 x 10^-4

Teraz podzielimy ten wynik przez wartość opłat.

(co₁) (co₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Teraz dzielimy 2,77 X10^-4 między -8 X 10^-6

2,77 X10^-4 / -8 X 10^-6 = 0,34625 X10² = 34.625

Przypomnijmy, że ten wynik to d², więc musimy obliczyć pierwiastek kwadratowy, aby otrzymać odległość w metrach:

Nie zapomnij zostawić swoich komentarzy.