Batas, kahulugan at formula ng Coulomb - mga singil sa electric point at ang kanilang pakikipag-ugnayan

Sa pagitan ng mga sinisingil na katawan ay mayroong puwersa ng pakikipag-ugnayan dahil sa kung saan maaari nilang maakit o maitaboy ang isa't isa. Inilalarawan ng batas ng Coulomb ang puwersang ito, nagpapakita ng antas ng pagkilos nito, depende sa laki at hugis ng katawan mismo. Ang pisikal na batas na ito ay tatalakayin sa artikulong ito.

Formula ng batas ng Coulomb.

Nilalaman

1 Mga nakatigil na singil sa punto
2 Torsion balance ni Charles Coulomb
3 Proportionality factor k at electrical constant
4 Ang direksyon ng puwersa ng Coulomb at ang vector form ng formula
5 Kung saan ang batas ng Coulomb ay inilapat sa pagsasanay
6 Direksyon ng mga puwersa sa batas ni Coulomb
7 Kasaysayan ng pagkatuklas ng batas

Mga nakatigil na singil sa punto

Nalalapat ang batas ng Coulomb sa mga nakatigil na katawan na mas maliit kaysa sa kanilang distansya mula sa iba pang mga bagay. Ang isang point electric charge ay nakatutok sa mga naturang katawan. Kapag nilulutas ang mga pisikal na problema, ang mga sukat ng itinuturing na mga katawan ay napapabayaan, dahil hindi talaga sila bagay.

Sa pagsasagawa, ang mga singil sa punto sa pahinga ay inilalarawan tulad ng sumusunod:

Point na may positibong charge na q1.

Sa kasong ito q₁ at q₂ - ito ay positibo electric charges, at ang puwersa ng Coulomb ay kumikilos sa kanila (hindi ipinapakita sa figure). Ang laki ng mga tampok ng punto ay hindi mahalaga.

Tandaan! Ang mga singil sa pahinga ay matatagpuan sa isang naibigay na distansya mula sa isa't isa, na sa mga problema ay karaniwang tinutukoy ng titik r. Dagdag pa sa artikulo, ang mga singil na ito ay isasaalang-alang sa isang vacuum.

Torsion balance ni Charles Coulomb

Ang aparatong ito, na binuo ni Coulomb noong 1777, ay nakatulong upang matukoy ang pag-asa ng puwersa na pinangalanan pagkatapos niya. Sa tulong nito, ang pakikipag-ugnayan ng mga singil sa punto, pati na rin ang mga magnetic pole, ay pinag-aralan.

Ang balanse ng pamamaluktot ay may maliit na sinulid na sutla na matatagpuan sa isang patayong eroplano kung saan nakabitin ang isang balanseng pingga. Ang mga singil sa punto ay matatagpuan sa mga dulo ng pingga.

Sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa, ang pingga ay nagsisimulang lumipat nang pahalang. Ang pingga ay lilipat sa eroplano hanggang sa ito ay balansehin ng nababanat na puwersa ng sinulid.

Sa proseso ng paggalaw, ang pingga ay lumihis mula sa vertical axis sa pamamagitan ng isang tiyak na anggulo. Ito ay kinuha bilang d at tinatawag na anggulo ng pag-ikot. Alam ang halaga ng parameter na ito, posible na mahanap ang metalikang kuwintas ng mga lumalabas na pwersa.

Basahin din: Ano ang electric current sa simpleng salita

Ang balanse ng torsion ni Charles Coulomb ay ganito:

Torsion balance ni Charles Coulomb.

Proportionality factor k at electrical constant $\varepsilon_0$

Sa formula ng batas ng Coulomb mayroong mga parameter k - ang koepisyent ng proporsyonalidad o $\varepsilon_0$ ay ang electrical constant. De-koryenteng pare-pareho $\varepsilon_0$ ipinakita sa maraming sangguniang aklat, aklat-aralin, sa Internet, at hindi ito kailangang bilangin! Vacuum proportionality factor batay sa $\varepsilon_0$ ay matatagpuan sa kilalang formula:

$k = \frac {1}{4\cdot \pi\cdot \varepsilon_0}$

Dito $\varepsilon_0=8.85\cdot 10^{-12} \frac {C^2}{H\cdot m^2}$ ay ang electrical constant,

$\pi=3.14$ - Pi,

$k=9\cdot 10^{9} \frac {H\cdot m^2}{C^2}$ ay ang koepisyent ng proporsyonalidad sa vacuum.

Karagdagang impormasyon! Nang hindi nalalaman ang mga parameter na ipinakita sa itaas, hindi ito gagana upang mahanap ang puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang puntong singil sa kuryente.
Pagbubuo at pormula ng batas ni Coulomb

Upang ibuod ang nasa itaas, kinakailangang ibigay ang opisyal na pagbabalangkas ng pangunahing batas ng electrostatics. Kinukuha nito ang form:

Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng dalawang puntong singil sa pahinga sa vacuum ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga singil na ito at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Bukod dito, ang produkto ng mga singil ay dapat kunin modulo!

$F=k\cdot \frac {|q_1|\cdot |q_2|}{r^2}$

Sa formula na ito q₁ at q₂ay mga singil sa punto, itinuturing na mga katawan; r² - ang distansya sa eroplano sa pagitan ng mga katawan na ito, na kinuha sa parisukat; k ay ang koepisyent ng proporsyonalidad ( $9\cdot 10^{9} \frac {H\cdot m^2}{C^2}$ para sa vacuum).

Ang direksyon ng puwersa ng Coulomb at ang vector form ng formula

Para sa kumpletong pag-unawa sa pormula, maaaring makita ang batas ng Coulomb:

Ang direksyon ng puwersa ng Coulomb para sa dalawang puntong singil ng parehong polarity.

F_1,2- ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng unang singil na may paggalang sa pangalawa.

F_2,1- ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng pangalawang singil na may kaugnayan sa una.

Gayundin, kapag nilutas ang mga problema ng electrostatics, kinakailangang isaalang-alang ang isang mahalagang panuntunan: ang mga singil sa kuryente ng parehong pangalan ay nagtataboy, at ang mga kabaligtaran na singil ay umaakit. Ang lokasyon ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa figure ay nakasalalay dito.

Kung ang magkasalungat na mga singil ay isasaalang-alang, kung gayon ang mga puwersa ng kanilang pakikipag-ugnayan ay ididirekta sa isa't isa, na naglalarawan sa kanilang pagkahumaling.

Direksyon ng puwersa ng Coulomb para sa dalawang puntong singil ng magkaibang polarity.

Ang formula ng pangunahing batas ng electrostatics sa vector form ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod:

$\vec F_1_2=\frac {1}{4\cdot \pi\cdot \varepsilon_0}\cdot \frac {q_1\cdot q_2}{r_1_2^3}\cdot \vec r_1_2$

$\vec F_1_2$ ay ang puwersang kumikilos sa point charge q1, mula sa gilid ng charge q2,

$\vec r_1_2$ ay ang radius vector na nagkokonekta sa charge q2 sa charge q1,

Basahin din: Paano gumawa ng electronic printed circuit board sa bahay?

$r=|\vec r_1_2|$

Mahalaga! Ang pagkakaroon ng nakasulat na formula sa vector form, ang mga nakikipag-ugnayan na puwersa ng dalawang puntong electric charges ay kailangang i-project sa axis upang mailagay nang tama ang mga palatandaan. Ang pagkilos na ito ay isang pormalidad at kadalasang ginagawa sa isip nang walang anumang mga tala.

Kung saan ang batas ng Coulomb ay inilapat sa pagsasanay

Ang pangunahing batas ng electrostatics ay ang pinakamahalagang pagtuklas ni Charles Coulomb, na natagpuan ang aplikasyon nito sa maraming lugar.

Ang mga gawa ng sikat na physicist ay ginamit sa proseso ng pag-imbento ng iba't ibang mga device, device, apparatuses. Halimbawa, isang pamalo ng kidlat.

Sa tulong ng isang pamalo ng kidlat, ang mga gusali at gusali ng tirahan ay protektado mula sa kidlat sa panahon ng isang bagyo. Kaya, ang antas ng proteksyon ng mga de-koryenteng kagamitan ay nadagdagan.

Gumagana ang pamalo ng kidlat ayon sa sumusunod na prinsipyo: sa panahon ng bagyo, unti-unting nagsisimulang mag-ipon ang mga malakas na induction charge sa lupa, na tumataas at naaakit sa mga ulap. Sa kasong ito, ang isang medyo malaking electric field ay nabuo sa lupa. Malapit sa pamalo ng kidlat, ang electric field ay nagiging mas malakas, dahil sa kung saan ang isang corona electric charge ay nag-apoy mula sa dulo ng aparato.

Dagdag pa, ang singil na nabuo sa lupa ay nagsisimulang maakit sa singil ng ulap na may kabaligtaran na tanda, tulad ng dapat na ayon sa batas ni Charles Coulomb. Pagkatapos nito, ang hangin ay dumadaan sa proseso ng ionization, at ang lakas ng electric field ay nagiging mas kaunti malapit sa dulo ng lightning rod. Kaya, ang panganib ng pagpasok ng kidlat sa gusali ay minimal.

Tandaan! Kung ang gusali kung saan naka-install ang pamalo ng kidlat ay tinamaan, pagkatapos ay walang apoy, at ang lahat ng enerhiya ay mapupunta sa lupa.

Batay sa batas ng Coulomb, isang aparato na tinatawag na "Particle Accelerator" ay binuo, na kung saan ay sa malaking demand ngayon.

Sa device na ito, isang malakas na electric field ang nilikha, na nagpapataas ng enerhiya ng mga particle na bumabagsak dito.

Direksyon ng mga puwersa sa batas ni Coulomb

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang direksyon ng mga nakikipag-ugnay na puwersa ng dalawang puntong singil sa kuryente ay nakasalalay sa kanilang polarity. Yung. Ang mga singil na may parehong pangalan ay itataboy, at ang mga singil ng magkasalungat na singil ay aakitin.

Basahin din: Paano gumawa ng isang metal detector gamit ang iyong sariling mga kamay, tulong para sa mga nagsisimula

Ang mga puwersa ng Coulomb ay maaari ding tawaging radius vector, dahil sila ay nakadirekta sa linya na iginuhit sa pagitan nila.

Sa ilang mga pisikal na problema, ang mga katawan ng kumplikadong hugis ay ibinibigay, na hindi maaaring makuha para sa isang punto ng electric charge, i.e. huwag pansinin ang laki nito. Sa sitwasyong ito, ang katawan na isinasaalang-alang ay dapat nahahati sa ilang maliliit na bahagi at ang bawat bahagi ay dapat kalkulahin nang hiwalay, gamit ang batas ng Coulomb.

Ang mga vector ng puwersa na nakuha sa pamamagitan ng paghahati ay ibinubuod ayon sa mga alituntunin ng algebra at geometry. Ang resulta ay ang nagresultang puwersa, na siyang magiging sagot sa problemang ito. Ang pamamaraang ito ng paglutas ay madalas na tinatawag na paraan ng tatsulok.

Ang direksyon ng Coulomb force vectors.

Kasaysayan ng pagkatuklas ng batas

Ang mga pakikipag-ugnayan ng dalawang puntong singil ng batas na isinasaalang-alang sa itaas ay unang pinatunayan noong 1785 ni Charles Coulomb. Nagawa ng pisiko na patunayan ang katotohanan ng nabuong batas gamit ang mga balanse ng pamamaluktot, ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay ipinakita din sa artikulo.

Pinatunayan din ni Coulomb na walang electric charge sa loob ng spherical capacitor. Kaya't dumating siya sa pahayag na ang magnitude ng electrostatic forces ay maaaring mabago sa pamamagitan ng pagbabago ng distansya sa pagitan ng mga katawan na isinasaalang-alang.

Kaya, ang batas ng Coulomb ay pa rin ang pinakamahalagang batas ng electrostatics, sa batayan kung saan marami sa mga pinakadakilang pagtuklas ang nagawa. Sa loob ng balangkas ng artikulong ito, ipinakita ang opisyal na mga salita ng batas, pati na rin ang mga bahaging bumubuo nito ay inilarawan nang detalyado.

Mga katulad na artikulo: