ตัวอย่างกฎของคูลัมบ์ ตัวอย่าง

กฎของคูลัมบ์, หรือที่เรียกว่ากฎประจุไฟฟ้า เป็นกฎของไฟฟ้าสถิตที่ประกอบด้วยการค้นพบว่า การเรียกเก็บเงินที่มีเครื่องหมายเดียวกันขับไล่และการเรียกเก็บเงินที่มีเครื่องหมายตรงข้ามดึงดูด. กฎของโคลัมบ์คือ ค้นพบโดย นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส คาร์ลอส อากุสติน เดอ คูลัมบ์ ในปี พ.ศ. 2338 การค้นพบนี้เกิดขึ้นหลังจากสังเกตว่าทรงกลมที่มีประจุไฟฟ้ามีปฏิกิริยาอย่างไรใน a สมดุลบิดเบี้ยว เคลื่อนออกหรือเข้าใกล้ เมื่อทรงกลมอีกอันที่มีประจุเข้ามาใกล้ด้วย ไฟฟ้า. ประจุไฟฟ้าถูกส่งไปยังทรงกลมโดยการถูแท่งบนวัสดุต่างๆ เช่น ขนสัตว์ ไหม และเส้นใยอื่นๆ

จากการสังเกตของเขา เขาได้ตระหนักว่า เมื่อประจุไฟฟ้าสองตัวที่มีเครื่องหมายเดียวกันโต้ตอบกัน, นั่นคือ ทั้งคู่เป็นบวกหรือทั้งสองเป็นลบพวกเขามักจะแยกจากกัน, นั่นคือ, พวกเขาขับไล่และ เมื่อประจุเป็นเครื่องหมายตรงกันข้ามก็ดึงดูด. เขายังตระหนักด้วยว่าแรงที่พวกมันดึงดูดหรือผลักกันนั้นสัมพันธ์กับประจุไฟฟ้าและระยะทางของประจุ ท่านกล่าวไว้ดังนี้

แรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าสองประจุเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุไฟฟ้าและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะทางที่แยกประจุทั้งสองออก

ซึ่งหมายความว่ายิ่งประจุมากเท่าใด แรงดึงดูดที่พวกมันดึงดูดหรือผลักกันก็จะมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งมีระยะห่างระหว่างประจุมากเท่าใด แรงดึงดูดก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

ปัจจัยอีกประการหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อแรงดึงดูดคือสภาพแวดล้อมโดยรอบ เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อม ค่าการนำไฟฟ้าของตัวกลางนี้เรียกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กตริก

แรงดึงดูดหรือแรงผลักคำนวณด้วยสูตรต่อไปนี้:

ค่าต่างๆ มีดังนี้

F: คือแรงที่เราจะคำนวณ

k: คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริก นั่นคือ ค่าการนำไฟฟ้าของตัวกลางที่ล้อมรอบประจุไฟฟ้า สำหรับอากาศและสุญญากาศ ค่าของมันคือ 9 X 10⁶ ยังไม่มีข้อความ²/ ค².

อะไร₁, อะไร₂: เป็นค่าไฟฟ้าที่ต้องพิจารณา ค่าเฉลี่ยในคูลัมบ์ คูลัมบ์คือการวัดประจุไฟฟ้า ซึ่งสามารถมีค่าบวกหรือลบได้ ค่าของคูลัมบ์คือ 6.241509 X 10¹⁸ อิเล็กตรอน หากค่าเป็นลบ (ประจุลบ) แสดงว่าประจุของมันสามารถปลดปล่อยอิเล็กตรอนได้ หากค่าเป็นบวก (ประจุบวก) แสดงว่าสามารถดูดซับอิเล็กตรอนได้ โดยทั่วไปประจุจะถูกวัดในหน่วยย่อย เช่น milliCoulumbs (mC) หรือ microCoulumbs (mC)

d: คือระยะห่างระหว่างประจุซึ่งวัดเป็นเมตร นอกจากนี้ยังสามารถวัดเป็นหน่วยย่อยได้ เช่น เซนติเมตร (ซม.) มิลลิเมตร (มม.) หรือไมครอนหรือไมโครมิเตอร์ (มม.)

ตัวอย่างการคำนวณกฎของคูลัมบ์:

ตัวอย่างที่ 1: หากเรามีประจุไฟฟ้าสองประจุ 5mC และ 7mC คั่นด้วย 3 มม. ให้พิจารณาว่าพวกมันจะดึงดูดหรือผลักกันหรือไม่ และคำนวณแรงที่พวกมันทำ

เนื่องจากประจุทั้งสองเป็นค่าบวก นั่นคือ ของเครื่องหมายเดียวกัน ประจุทั้งสองจะผลักกัน (ประจุของเครื่องหมายเดียวกันจะดึงดูดกัน)

ตอนนี้เราเขียนค่าที่เราจะแทนที่ในสูตร เราจะแทนที่ตัวคูณย่อยสำหรับกำลังของรูปแบบ 10^xเพื่อทำให้การคำนวณง่ายขึ้น:

k = 9 X 10⁹ ยังไม่มีข้อความ²/ ค²
อะไร₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 ค
อะไร₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 ค
d = 3mm = 3 X 10^-3 ม

ตอนนี้เราดำเนินการโดยเริ่มจากการคูณของสมาชิกคนที่สอง:

(อะไร₁) (อะไร₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 ค
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

เราทำการแบ่ง:

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

เราคูณผลลัพธ์ด้วยค่าคงที่:

(9 X 10⁹) (3.88) = 34.92 X 10⁹ นู๋

ตัวอย่างที่ 2: คำนวณระยะห่างระหว่างประจุ ถ้าเรารู้ว่ามีแรงดึงดูดอยู่ที่ -25 X 10⁵ N และประจุคือ 2mC และ -4mC

ในตัวอย่างนี้ เนื่องจากเรารู้ค่าของ F กับ k แล้ว สิ่งที่เราต้องทำก่อนคือหาร F ด้วย k เพื่อหาว่าค่าของ [(q₁) (อะไร₂)] / d²:

-25 / 9 = -2.77 X 10^5-9= 2.77 X 10^-4

เรารู้แล้วว่าค่าของ [(q₁) (อะไร₂)] / d² คือ 2.77 X 10^-4

ตอนนี้เราจะหารผลลัพธ์นี้ด้วยมูลค่าของประจุ

(อะไร₁) (อะไร₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

ตอนนี้เราหาร 2.77X10^-4 ระหว่าง -8 X 10^-6

2.77 X10^-4 / -8 X 10^-6 = 0.34625 X10² = 34.625

จำได้ว่าผลลัพธ์นี้คือ d²ดังนั้นเราต้องคำนวณรากที่สองเพื่อให้ได้ระยะทางเป็นเมตร:

อย่าลืมที่จะแสดงความคิดเห็นของคุณ