Кулонов закон, дефиниција и формула – електрична тачкаста наелектрисања и њихова интеракција

Између наелектрисаних тела постоји сила интеракције због које могу да се привлаче или одбијају. Кулонов закон описује ову силу, показује степен њеног деловања у зависности од величине и облика самог тела. Овај физички закон ће бити разматран у овом чланку.

Стационарни пунктови

Кулонов закон се примењује на непокретна тела која су много мања од удаљености од других објеката. Тачкасти електрични набој је концентрисан на таквим телима. При решавању физичких задатака занемарују се димензије разматраних тела, јер они заправо нису битни.

У пракси, тачкаста наелектрисања у мировању су приказана на следећи начин:

У овом случају к₁ и к₂ - ово је позитивним електрична наелектрисања, а на њих делује Кулонова сила (није приказано на слици). Величина тачкастих карактеристика није битна.

Белешка! Наелектрисања у мировању налазе се на датој удаљености једно од другог, што се у задацима обично означава словом р. Даље у чланку, ове оптужбе ће се разматрати у вакууму.

Торзиона вага Шарла Кулона

Овај уређај, који је развио Цоуломб 1777. године, помогао је да се закључи зависност силе која је касније названа по њему. Уз његову помоћ проучава се интеракција тачкастих наелектрисања, као и магнетних полова.

Торзиона вага има малу свилену нит која се налази у вертикалној равни са које виси балансирана полуга. Тачкасти набоји се налазе на крајевима полуге.

Под дејством спољних сила, полуга почиње да се креће хоризонтално. Полуга ће се кретати у равни све док се не избалансира еластичном силом конца.

У процесу кретања, полуга одступа од вертикалне осе за одређени угао. Узима се као д и назива се угао ротације. Познавајући вредност овог параметра, могуће је пронаћи обртни момент сила које настају.

Торзиона равнотежа Цхарлеса Цоуломба изгледа овако:

Фактор пропорционалности к и електрична константа

У формули Кулоновог закона постоје параметри к – коефицијент пропорционалности одн. је електрична константа. Електрична константа представљено у многим референтним књигама, уџбеницима, интернету, и не треба га бројати! Фактор пропорционалности вакуума на основу може се наћи по познатој формули:

Ево је електрична константа,

- Пи,

је коефицијент пропорционалности у вакууму.

Додатне Информације! Без познавања параметара представљених горе, неће успети да се пронађе сила интеракције између два електрична наелектрисања.
Формулација и формула Кулоновог закона

Да сумирамо горе наведено, потребно је дати званичну формулацију главног закона електростатике. Има облик:

Сила интеракције два тачкаста наелектрисања која мирују у вакууму је директно пропорционална производу ових наелектрисања и обрнуто пропорционална квадрату растојања између њих. Штавише, производ трошкова се мора узети по модулу!

У овој формули к₁ и к₂ су тачкасти набоји, сматрани телима; р² - растојање у равни између ових тела, узето у квадрату; к је коефицијент пропорционалности ( за вакуум).

Правац Кулонове силе и векторски облик формуле

За потпуно разумевање формуле, Кулонов закон се може визуелизовати:

Ф_1,2 - сила интеракције првог наелектрисања у односу на друго.

Ф_2,1 - сила интеракције другог наелектрисања у односу на прво.

Такође, приликом решавања проблема електростатике потребно је водити рачуна о важном правилу: истоимена електрична наелектрисања се одбијају, а супротна наелектрисања привлаче. Од овога зависи локација сила интеракције на слици.

Ако се узму у обзир супротна наелектрисања, онда ће силе њихове интеракције бити усмерене једна према другој, осликавајући њихову привлачност.

Формула основног закона електростатике у векторском облику може се представити на следећи начин:

је сила која делује на тачкасто наелектрисање к1, са стране наелектрисања к2,

је радијус вектор који повезује наелектрисање к2 са наелектрисањем к1,

Важно! Након што смо формулу написали у векторском облику, силе интеракције два тачкаста електрична наелектрисања ће морати да се пројектују на осу да би се предзнаци правилно поставили. Ова радња је формалност и често се изводи ментално без икаквих нота.

Где се Кулонов закон примењује у пракси

Основни закон електростатике је најважније откриће Шарла Кулона, које је нашло своју примену у многим областима.

Радови познатог физичара коришћени су у процесу измишљања разних уређаја, уређаја, апарата. На пример, громобран.

Уз помоћ громобрана, стамбени објекти и објекти се штите од удара грома за време грмљавине. Тиме се повећава степен заштите електричне опреме.

Громобран ради по следећем принципу: током грмљавине на тлу постепено почињу да се акумулирају јака индукциона наелектрисања која се подижу и привлаче облаци. У овом случају, на тлу се формира прилично велико електрично поље. У близини громобрана електрично поље постаје јаче, због чега се коронски електрични набој пали са врха уређаја.

Даље, наелектрисање формирано на тлу почиње да се привлачи наелектрисањем облака супротног предзнака, као што би требало да буде према закону Чарлса Кулона. Након тога, ваздух пролази кроз процес јонизације, а јачина електричног поља постаје мања близу краја громобрана. Дакле, ризик од уласка грома у зграду је минималан.

Белешка! Ако се удари у зграду на којој је постављен громобран, онда неће бити пожара, а сва енергија ће отићи у земљу.

На основу Кулоновог закона развијен је уређај под називом „Убрзавач честица” који је данас веома тражен.

У овом уређају се ствара јако електрично поље, које повећава енергију честица које падају у њега.

Правац сила у Кулоновом закону

Као што је горе поменуто, смер интеракцијских сила два тачкаста електрична наелектрисања зависи од њиховог поларитета. Оне. Наелектрисања истог имена ће се одбијати, а наелектрисања супротних наелектрисања ће се привлачити.

Кулонове силе се могу назвати и радијус вектором, јер усмерени су дуж линије повучене између њих.

У неким физичким задацима дата су тела сложеног облика која се не могу узети за тачкасто електрично наелектрисање, тј. занемарите његову величину. У овој ситуацији, тело које се разматра мора бити подељено на неколико малих делова и сваки део се мора израчунати посебно, користећи Кулонов закон.

Вектори сила добијени цепањем сумирани су према правилима алгебре и геометрије. Резултат је резултујућа сила, која ће бити одговор на овај проблем. Овај метод решавања се често назива методом троугла.

Историја открића закона

Интеракције два тачкастог наелектрисања према закону који је горе разматран први пут је доказао 1785. Цхарлес Цоуломб. Физичар је успео да докаже истинитост формулисаног закона користећи торзионе ваге, чији је принцип рада такође представљен у чланку.

Кулон је такође доказао да унутар сферног кондензатора нема електричног набоја. Тако је дошао до тврдње да се величина електростатичких сила може променити променом растојања између тела која се разматрају.

Дакле, Кулонов закон је и даље најважнији закон електростатике, на основу којег су направљена многа највећа открића. У оквиру овог члана представљена је званична формулација закона, као и детаљно описани његови саставни делови.

Слични чланци: