Приклад прикладу закону Кулона

Закон Куламба, також відомий як Закон електричних зарядів, це закон електростатики, який складається з відкриття, що заряди з однаковим знаком відштовхуються, а заряди з протилежним знаком притягуються. Закон Коламба був відкрив французький учений Карлос Агустін де Куламб у 1795 році. Відкриття відбулося після спостереження за реакцією електрично зарядженої кулі в торсіонний баланс, віддаляючись або наближаючись, коли інша сфера також із зарядом наближалася до нього електричні. Електричні заряди передавались сферам, натираючи стрижнем різні матеріали, такі як шерсть, шовк та інші волокна.

Як наслідок своїх спостережень він зрозумів це коли взаємодіють два електричні заряди з однаковим знаком, це обидва позитивні або обидва негативні, вони, як правило, розділяються, тобто вони відштовхують і коли заряди мають протилежний знак, які вони залучають. Він також зрозумів, що сила, з якою вони притягують або відштовхують один одного, залежить від електричного заряду та відстані, на якій знаходяться заряди. Він заявив це наступним чином:

Приваблива або відштовхувальна сила між двома електричними зарядами прямо пропорційна електричному заряду і обернено пропорційна квадрату відстані, яка їх розділяє.

Це означає, що чим більший заряд, тим більша сила, з якою вони притягують або відштовхують один одного, і чим більше відстань між зарядами, тим менша сила притягання.

Іншим фактором, що впливає на силу притягання, є навколишнє середовище, оскільки електропровідність змінюється залежно від навколишнього середовища. Це значення провідності середовища називається діелектричною проникністю.

Сили притягання або відштовхування обчислюються за такою формулою:

Значення такі:

F: це сила, яку ми збираємось обчислити.

k: - діелектрична проникність, тобто провідність середовища, яке оточує електричні заряди. Для повітря та вакууму його значення становить 9 X 10⁶ Н м²/ C².

що₁, що₂: Це електричні заряди, які слід враховувати, середні значення в Кулумбах. Кулам - це міра електричного заряду, яка може мати позитивне чи негативне значення. Значення Coulumb становить 6,241509 X 10¹⁸ електрони. Якщо значення від’ємне (негативний заряд), це означає, що його заряд може віддавати електрони. Якщо його значення позитивне (позитивний заряд), це означає, що воно може поглинати електрони. Заряди, як правило, вимірюються в підмножинах, таких як мілікул (мС) або мікрокулумб (мС)

d: - відстань між зарядами, виміряна в метрах. Їх також можна виміряти в підмножинах, таких як сантиметри (см), міліметри (мм), або мікрони або мікрометри (мм).

Приклади обчислення закону Куламба:

Приклад 1: Якщо у нас є два електричні заряди 5мС і 7мС, розділені 3мм, визначимо, чи вони збираються притягувати чи відштовхувати один одного, і обчисли сила, з якою вони це роблять.

Оскільки два заряди позитивні, тобто одного і того ж знака, вони будуть відштовхувати один одного (заряди одного і того ж знака притягуються).

Тепер запишемо значення, які будемо підставляти у формулу. Підставимо підмножини на степені виду 10^х, щоб спростити розрахунки:

k = 9 X 10⁹ Н м²/ C²
що₁ = 5 мС = 5 X 10^-3 C.
що₂ = 7 мС = 7 Х 10^-3 C.
d = 3 мм = 3 X 10^-3 м

Тепер ми виконуємо операції, починаючи з множення другого члена:

(що₁) (що₂) = (5 X 10^-3) (7 X 10^-3) = 35 X 10^-6 C.
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Робимо поділ:

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

Множимо результат на константу:

(9 X 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ N

Приклад 2: Обчисліть відстань між зарядами, якщо ми знаємо, що існує сила притягання -25 X 10⁵ N, а заряди становлять 2mC і -4mC.

У цьому прикладі, оскільки ми знаємо значення F і k, спочатку потрібно поділити F на k, щоб з’ясувати, скільки становить значення [(q₁) (що₂)] / d²:

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

Ми вже знаємо, що значення [(q₁) (що₂)] / d² становить 2,77 X 10^-4

Тепер ми поділимо цей результат на величину зарядів.

(що₁) (що₂) = (2 X10^-3) (- 4 X 10^-3) = -8 X 10^-6

Тепер ділимо 2,77 X10^-4 між -8 X 10^-6

2,77 X10^-4 / -8 X 10^-6 = 0,34625 Х10² = 34.625

Нагадаємо, що цей результат d², тому ми повинні обчислити квадратний корінь, щоб отримати відстань у метрах:

Не забудьте залишити свої коментарі.