Primer primera Coulumbovega zakona

The Coulumbov zakon, znan tudi kot zakon o električnih nabojih, je zakon elektrostatike, ki je sestavljen iz odkritja, da naboji z istim predznakom se odbijajo in naboji z nasprotnim predznakom se privlačijo. Columbov zakon je bil odkril francoski znanstvenik Carlos Agustín de Coulumb leta 1795. Odkritje je prišlo po opazovanju, kako je reagirala električno nabita krogla v a torzijsko ravnotežje, odmikanje ali približevanje, ko se mu je približala druga krogla, ki je prav tako napolnjena električni. Električni naboji so se na krogle prenašali z drgnjenjem palice po različnih materialih, kot so volna, svila in druga vlakna.

Kot posledica svojih opažanj je to spoznal ko medsebojno vplivata dva električna naboja z istim znakom, to je oba sta pozitivna ali oba negativna, se navadno ločujeta, to je, odbijajo in ko so naboji nasprotnega znaka, ki jih privlačijo. Prav tako je spoznal, da je sila, s katero se privlačita ali odbijata, odvisna od električnega naboja in razdalje, na kateri sta naboja. Izjavil je tako:

Privlačna ali odbojna sila med dvema električnima nabojema je neposredno sorazmerna z električnim nabojem in obratno sorazmerna s kvadratom razdalje, ki ju ločuje.

To pomeni, da večji kot je naboj, večja je sila, s katero se privlačijo ali odbijajo, in večja je razdalja med naboji, manjša je privlačna sila.

Drug dejavnik, ki vpliva na silo privlačnosti, je okoliško okolje, saj se električna prevodnost razlikuje glede na okolje. Ta vrednost prevodnosti medija se imenuje dielektrična konstanta.

Privlačne ali odbojne sile se izračunajo po naslednji formuli:

Vrednosti so naslednje:

F: je sila, ki jo bomo izračunali.

k: je dielektrična konstanta, to je prevodnost medija, ki obdaja električne naboje. Za zrak in vakuum je njegova vrednost 9 X 10⁶ N m²/ C².

kaj₁, kaj₂: To so električni naboji, ki jih je treba upoštevati, povprečja v Coulumbih. Coulumb je merilo električnega naboja, ki ima lahko pozitivno ali negativno vrednost. Vrednost Couluma je 6,241509 X 10¹⁸ elektroni. Če je vrednost negativna (negativni naboj), to pomeni, da se lahko njen naboj preda elektronom. Če je njegova vrednost pozitivna (pozitiven naboj), to pomeni, da lahko absorbira elektrone. Stroški se običajno merijo v večkratnikih, kot so miliCoulumbs (mC) ali microCoulumbs (mC)

d: je razdalja med naboji, merjena v metrih. Izmerijo se lahko tudi v podmnožjih, kot so centimetri (cm), milimetri (mm) ali mikroni ali mikrometri (mm).

Primeri izračuna Coulumbovega zakona:

Primer 1: Če imamo dva električna naboja 5mC in 7mC, ločena s 3mm, ugotovimo, ali se bosta medsebojno privlačila ali odbijala, in izračunajmo silo, s katero to počnemo.

Ker sta oba naboja pozitivna, torej istega znaka, se bosta odganjala (naboji istega znaka se privlačijo).

Zdaj zapišemo vrednosti, ki jih bomo nadomestili s formulo Podmnožnike bomo zamenjali za moči oblike 10^xza poenostavitev izračunov:

k = 9 X 10⁹ N m²/ C²
kaj₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
kaj₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 C
d = 3 mm = 3 X 10^-3 m

Zdaj izvajamo operacije, začenši z množenjem drugega člana:

(kaj₁) (kaj₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 C
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Izdelamo delitev:

(35 X 10^-6) / (9 X 10^-6) = 3,88 X 10⁰ = 3.88

Rezultat pomnožimo s konstanto:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ N

2. primer: Izračunajte razdaljo med naboji, če vemo, da obstaja privlačna sila -25 X 10⁵ N in naboja sta 2mC in -4mC.

Ker v tem primeru poznamo vrednosti F in k, moramo najprej deliti F s k, da ugotovimo, kolikšna je vrednost [(q₁) (kaj₂)] / d²:

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

Že vemo, da je vrednost [(q₁) (kaj₂)] / d² je 2,77 X 10^-4

Zdaj bomo ta rezultat delili z vrednostjo dajatev.

(kaj₁) (kaj₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Zdaj delimo 2,77 X10^-4 med -8 X 10^-6

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

Spomnimo se, da je ta rezultat d², zato moramo izračunati kvadratni koren, da dobimo razdaljo v metrih:

Ne pozabite pustiti svojih komentarjev.