Există o forță de interacțiune între corpurile încărcate, prin care acestea se pot atrage sau respinge reciproc. Legea lui Coulomb descrie această forță și arată măsura în care acționează în funcție de mărimea și forma corpului. Această lege fizică va fi abordată în acest articol.
Taxe punctiforme staționare
Legea lui Coulomb se aplică corpurilor staționare a căror dimensiune este mult mai mică decât distanța față de alte obiecte. Există o sarcină electrică punctiformă pe astfel de corpuri. La rezolvarea problemelor fizice, dimensiunile corpurilor în cauză sunt neglijate, deoarece nu au o importanță prea mare. În practică, sarcinile punctiforme în repaus sunt reprezentate după cum urmează: În acest caz, q1 și q2 - sunt pozitiv sarcini electrice și sunt afectate de forța Coulomb (care nu este prezentată în figură). Dimensiunea obiectelor punctuale nu contează. Notă! Sarcinile în repaus sunt situate la o anumită distanță una față de cealaltă, care în probleme este de obicei notată cu litera r. În continuare, aceste taxe vor fi analizate în vid.
Balanța de torsiune a lui Charles Coulomb
Acest aparat, dezvoltat de Coulomb în 1777, a ajutat la determinarea dependenței forței care mai târziu a primit numele său. Se utilizează pentru a studia interacțiunea sarcinilor punctiforme, precum și a polilor magnetici. Balanțele de torsiune au un fir de mătase mic, plasat într-un plan vertical, de care atârnă o pârghie echilibrată. La capetele pârghiei există sarcini punctiforme. Sub acțiunea forțelor externe, pârghia începe să facă mișcări orizontale. Pârghia se va deplasa în plan până când va fi echilibrată de forța elastică a firului. În timpul mișcării, pârghia se abate de la axa verticală cu un anumit unghi. Acesta este luat ca d și se numește unghi de rotație. Cunoscând valoarea acestui parametru, puteți afla cuplul forțelor care apar. Scalele de torsiune ale lui Charles Coulomb arată astfel:
Coeficientul de proporționalitate k și constanta electrică
Formula legii lui Coulomb are parametrii k - coeficientul de proporționalitate sau - constanta electrică. Constanta electrică este prezentată în multe cărți de referință, manuale, internet și nu trebuie calculată! Coeficientul de proporționalitate într-un vid bazat pe poate fi găsit conform formulei bine cunoscute: ke = 1/(4πϵ0). Aici - constantă electrică, - numărul de pi, - este coeficientul de proporționalitate în vid. Mai multe informații! Fără cunoașterea parametrilor de mai sus nu este posibil să se găsească forța de interacțiune dintre două sarcini electrice punctiforme.
Forma scalară și vectorială a legii
Formularea și formula legii lui Coulomb: Forța de interacțiune a două sarcini punctiforme în repaus în vid este direct proporțională cu produsul acestor sarcini și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. Iar produsul de sarcini trebuie luat modulo! În această formulă q1 și q2 - sunt sarcini punctiforme, r este distanța dintre sarcini, k este factorul de proporționalitate (pentru un vid).
Pentru a rezuma, legea poate fi reprezentată în formă vectorială: F1,2 este forța de interacțiune a primei sarcini în raport cu cea de-a doua. F2,1 este forța de interacțiune a celei de-a doua sarcini în raport cu prima. Direcția forței este de-a lungul liniei care unește sarcinile. În forma vectorială, forțele de interacțiune a două sarcini electrice punctiforme vor fi proiectate pe axă cu semnele corecte.
Direcția forței Coulomb și direcția vectorului
Direcția forțelor în legea lui Coulomb depinde de polaritatea sarcinilor. Sarcinile similare se resping, iar sarcinile opuse se atrag. Forța poate fi numită vector de rază, deoarece este direcționată de-a lungul unei linii între cele două sarcini. Dacă se consideră corpuri cu formă complexă, se poate împărți corpul în părți mici și se aplică legea lui Coulomb fiecărei părți, apoi se însumează vectorii de forță prin reguli de algebră și geometrie. Această metodă este cunoscută ca metoda triunghiului.
Unde se aplică în practică legea lui Coulomb
Legea de bază a electrostaticii este cea mai importantă descoperire a lui Charles Coulomb, cu aplicații în numeroase domenii. Munca sa a fost folosită în procesul de invenție a diferitelor dispozitive și instrumente - de exemplu, paratrăsnetele. Paratrăsnetele sunt folosite pentru a proteja casele și clădirile de fulgere în timpul furtunilor, sporind protecția echipamentelor electrice. Funcționarea paratrăsnetelor se bazează pe inducția electrică și pe atracția dintre sarcina de pe sol și cea din nor, conform legii lui Coulomb. În cazul în care o clădire este lovită, energia se disipă în pământ, evitând incendii majore. Pe baza legii lui Coulomb a fost dezvoltat și un dispozitiv numit acceleratoare de particule, care creează un câmp electric puternic pentru a crește energia particulelor ce intră în el.
Direcția forțelor în legea lui Coulomb
Direcția forțelor depinde de polaritatea sarcinilor: sarcinile similare se resping, cele opuse se atrag. Forțele Coulomb pot fi numite și vector de rază, deoarece sunt direcționate de-a lungul unei linii intre sarcini. În probleme cu corpuri de formă complexă, abordarea triunghiului și descompunerea în părți anterioare este folosită frecvent pentru a obține forța rezultantă.
Istoria descoperirii
Interacțiunea a două sarcini punctiforme prin legea discutată a fost demonstrată pentru prima dată în 1785 de Charles Coulomb. Fizicianul a demonstrat adevărul legii cu ajutorul balanțelor de torsiune, ale căror principiu a fost prezentat în articol. Coulomb a arătat, de asemenea, că în interiorul unui condensator sferic nu există sarcină electrică, iar mărimea forțelor electrostatice poate fi modificată prin schimbarea distanței dintre corpuri. Legea lui Coulomb rămâne fundamentul electrostaticii moderne, pe baza căreia s-au făcut multe descoperiri importante. Acest articol a prezentat formularea oficială a legii și părțile sale constitutive într-un mod detaliat.
Aplicări practice și exemple
Diagrama arată că sarcinile de același semn se resping reciproc, iar sarcinile opuse se atrag reciproc. Legea lui Coulomb poate fi exprimată în termeni numerici ca: ke, q1, q2 și distanța între sarcini. Un câmp electric este un câmp vectorial care asociază fiecărui punct din spațiu forța Coulomb experimentată de o sarcină de testare. Forța F pe o sarcină de test qt este F = qtE, unde E este câmpul electric generat de sarcina sursă. Constanta Coulomb apare în diverse forme ale ecuațiilor și în diferite unități de măsură în funcție de sistemul ales.
Sarcină electrică și câmpuri electrice
tags: #forta #dinamica #de #interactiune #intre #doua
Postări populare:
- Roluri ale chirurgului pediatru în echipele multidisciplinare
- siguranța utilizării Medrol pe durata sarcinii
- Mingea de travaliu: cum poate ajuta în timpul sarcinii și al nașterii
- Detalii privind activitatea și competențele Liana Antal, medic ginecolog
- Ghidul șoferului însărcinat: luni sigure pentru condus