Valoarea absolută a forței F între două sarcini punctuale q și Q se referă la distanța dintre sarcinile punctuale și produsul simplu al sarcinilor lor. Diagrama arată că sarcinile de același semn se resping reciproc, iar sarcinile opuse se atrage reciproc. Legea lui Coulomb, sau legea inverso-pătrată a lui Coulomb, este o lege a fizicii care descrie forța care interacționează între particulele statice încărcate electric.
unde ke este constanta lui Coulomb (ke = 8,9875×10^9 Nm^2C^-2), q1 și q2 sunt magnitudinile semnate ale sarcinilor, iar scalarul r este distanța dintre sarcini. Legea a fost publicată pentru prima dată în 1784 de către fizicianul francez Charles-Augustin de Coulomb și a fost esențială pentru dezvoltarea teoriei electromagnetismului. Fiind o lege invers-pătratică, este analogă cu legea inverso-pătratică a gravitației universale a lui Isaac Newton. Legea lui Coulomb poate fi folosită pentru a deduce legea lui Gauss și viceversa. Forța este de-a lungul liniei drepte care le unește.
În imagine, vectorul F1 este forța experimentată de q1, iar vectorul F2 este forța experimentată de q2. Când q1q2 > 0 forțele sunt respingătoare (ca în imagine) și când q1q2 < 0 forțele sunt atractive (opuse imaginii). Mărimea forțelor va fi întotdeauna egală.
Legea lui Coulomb poate fi de asemenea declarată ca o simplă expresie matematică, unde ke este constanta lui Coulomb (ke = 8,9875517873681764×10^9 Nm^2C^-2), q1 și q2 sunt magnitudinile sarcinilor, scalarul r este distanța dintre sarcini, vectorul r21 = r1 - r2 este distanța vectorială între sarcini și r21 = r^21/|r21| (un vector unitar care indică de la q2 la q1). Forma vectorială a ecuației calculează forța F1 aplicată pe q1 cu q2. Dacă se folosește r12, atunci efectul asupra lui q2 poate fi găsit.
Atunci când teoria electromagnetică este exprimată folosind Sistemul Internațional de Unități, forța este măsurată în newtoni, sarcina în coulomb și distanța în metri. Constanta lui Coulomb este dată de ke = 1/4πε0. Constanta ε0 este constanta electrică (cunoscuta si ca „permitivitatea absolută a spațiului liber„) în C^2m^-2N^-1. Unități atomice, unități electrostatice sau unități Gauss, unitățile Lorentz-Heaviside (raționalizate).
În cazul în care două sarcini au același semn, forța electrostatică dintre ele este respingătoare, dacă au semne diferite, forța dintre ele este atractivă. Ilustrația câmpului electric care înconjoară o sarcină pozitivă (roșie) și negativă (albastră), separate la 4 metri, într-o singură dimensiune, dacă sarcina din dreapta se schimbă de la +20 nC la -24 nC. Un câmp electric este un câmp vectorial care asociază fiecărui punct din spațiu forța Coulomb experimentată de o sarcină de testare. În cel mai simplu caz, câmpul este considerat a fi generat numai printr-o singură sarcină punctuală sursă.
Forța și direcția forței Coulomb F pe o sarcină de test qt depinde de câmpul electric E în care se găsește, astfel încât F = qtE. Dacă câmpul este generat de o sarcină pozitivă a sursei q, direcția câmpului electric se îndreaptă de-a lungul liniilor îndreptate radial spre exterior, adică în direcția în care o sarcină de test pozitiv qt s-ar mișca dacă ar fi plasată în câmp. Amploarea câmpului electric E poate fi derivată din legea lui Coulomb.
Constanta lui Coulomb este un factor de proporționalitate care apare în legea lui Coulomb, precum și în alte formule legate de electricitate. Sarcinile nu trebuie să se suprapună (de ex. Ultima dintre acestea este cea mai importantă - este cunoscut ca aproximarea electrostatică. Când are loc mișcarea, teoria relativității lui Einstein trebuie luată în considerare și rezultatul este introdus un faktor suplimentar care modifică forța produsă asupra celor două obiecte. Această parte suplimentară a forței se numește forța magnetică și este descrisă de câmpuri magnetice.
Un câmp electrostatic „lipesc” de baghetă. țiune dintre două corpuri încărcate electric. Forța de torsiune (fig.3) este asociată cu rotița experimentală arătând cum câmpul electric din jurul sarcinilor generează efecte mecanice în sistemele de laborator. Țiune, rezistent la torsiune (răsucire), suspendat vertical. Fig. tru, menținută fixă cu ajutorul unei tije verticale. Fig.4.a bile. (1736 - 1806) - A încărcat ambele sfere cu diferite sarcini electrice. care timp de 20 de ani a servit narea firului vertical. Fcoroana franceză. diul forțelor electrostatice. numi Legea lui Coulomb. revoluției franceze. inței. a sarcinii Legea lui Coulomb. numele. Lecție video: Legea lui Coulomb.
La nivel de atom, modelul descrie protonul cu sarcină electrică +e, neutronul cu sarcină electrică 0, iar electronul cu sarcină electrică -e. Simbolul "e" din tabel este abrevierea pentru 1,60x10^-19 C. În practică, două tipuri de sarcini pot exista în diverse cantități, iar conservarea sarcinii în modele electrostatice este o idee crucială în înțelegerea interacțiunilor electrice.
Două tipuri de sarcini se întâlnesc în aproape toate fenomenele electrostatice: sarcinile de același semn se resping, cele de semn diferit se atrag, iar forța este întotdeauna de-a lungul liniilor care conectează cele două sarcini.
Aplicatii și legături cu alte concepte
Legea lui Coulomb poate fi utilizată pentru a deduce legea lui Gauss, iar Gauss poate fi folosit pentru a explica distribuția câmpului electric în spațiu. Forța electrică între două sarcini poate fi înțeleasă și în contextul câmpului electric generat de o sarcină sursă pozitivă sau negativă. În această descriere, forța este o mărime scalara în raport cu direcția câmpului, dar vectorială în spațiu, deoarece indică sensul și direcția deplasării sarcinii de testare.
Ilustrația câmpului electric în jurul unei sarcini electrice arată cum liniile de câmp ies din sarcina pozitivă și intră în cea negativă. Aceste reprezentări vizuale ajută la înțelegerea interacțiunilor dintre sarcini și la proiectarea experimentele și dispozitivelor electromagnetice în inginerie și fizică.
| Constante importante | Valoare |
|---|---|
| Ke (constanta Coulomb) | 8,9875517873681764×10^9 N m^2 C^-2 |
| ε0 (permitivitatea vacuum) | 8,854187817×10^-12 C^2 N^-1 m^-2 |
În cazul în care două sarcini au același semn, forța electrostatică dintre ele este respingătoare; dacă au semne diferite, forța dintre ele este atractivă. Conservarea sarcinii este un principiu fundamental care stă la baza interacțiunilor electrice în natură.
tags: #doua #obiecte #cu #sarcini #electrice