Yn yr erthygl am gwefr drydanol Dan mathau o wefr drydanol Eglurir bod gwefrau trydan tebyg yn gwrthyrru ei gilydd tra bod gwefrau trydan annhebyg yn denu ei gilydd. Mewn geiriau eraill, mae gwrthrychau â gwefr bositif yn denu gwrthrychau â gwefr negatif, mae gwrthrychau â gwefr bositif yn gwrthyrru gwrthrychau â gwefr bositif, ac mae gwrthrychau â gwefr negatif yn gwrthyrru gwrthrychau â gwefr negatif. Mae'r ffenomen hon yn dangos bodolaeth grym trydanol yn gweithredu ar wrthrychau â gwefr bositif a gwrthrychau â gwefr negatif. Pa ffactorau sy'n dylanwadu ar faint y grym trydanol rhwng gwrthrychau â gwefr drydanol?
Cynhaliodd y ffisegydd Ffrengig Charles Coulomb (1736–1806) gyfres o arbrofion yn y 1780au i ymchwilio i'r ffactorau sy'n dylanwadu ar faint y grym trydan rhwng gwrthrychau â gwefr drydanol. Roedd y cyfarpar a ddefnyddiwyd gan Coulomb yn debyg i'r un a ddefnyddiodd Cavendish i ymchwilio i'r cysonyn disgyrchiant, a elwir yn gydbwysedd torsiwn. Ymchwiliodd Coulomb i'r grym trydanol, felly defnyddiodd ddwy bêl fetel â gwefr drydanol, tra bod Cavendish yn ymchwilio i'r grym disgyrchiant, felly defnyddiodd ddwy bêl o fàs heb wefr drydanol.
Sut mae graddfa trorym yn gweithio
Mae sut mae graddfa trorym yn gweithio yn gysylltiedig â'r pwnc. trorym neu foment grym yn y bennod deinameg cylchdro.
Mae'r gofod yn y cydbwysedd torsiwn yn wactod i atal y gwefr drydanol ar y bêl solet rhag trosglwyddo i'r awyr. Pennir faint o wefr drydanol ar y bêl solet gan ddefnyddio'r dull canlynol. I ddechrau, mae pêl solet A yn cael ei gwefru'n drydanol trwy ddargludiad neu ffrithiant. Mae pêl solet A sydd wedi'i gwefru'n drydanol yn cael ei chysylltu â phêl solet B sy'n dal yn niwtral gan ddefnyddio dargludydd trydanol nes bod gwefr drydanol pêl solet A wedi'i rhannu'n gyfartal â phêl solet B. Os yw faint o wefr drydanol pêl solet A yn ½ yna mae faint o wefr drydanol pêl solet B yn ½. Nesaf, mae pêl solet B a phêl solet C yn cael eu cysylltu â dargludydd trydanol nes bod gwefr drydanol pêl solet B wedi'i rhannu'n gyfartal â phêl solet C. Os yw faint o wefr drydanol pêl solet B yn ¼ yna mae faint o wefr drydanol pêl solet C yn ¼. Ceir faint o wefr drydanol a math y gwefr drydanol pêl solet 1 a phêl solet 2 yn y ffordd hon.
Mae sffêr solet 1 a sffêr solet 2 wedi'u gwefru'n drydanol fel bod y ddau sffêr solet yn gwrthyrru ei gilydd os oes gan y ddau sffêr yr un gwefr drydanol neu'n denu ei gilydd os oes gan y ddau sffêr wefrau trydanol gwahanol. Mae bodolaeth grym deniadol neu wrthyrru rhwng y ddau sffêr solet â gwefr drydanol yn achosi i sffêr solet 2 gylchdroi. Mesurir ongl teithio sffêr solet 2 i bennu'r grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddau sffêr solet.
Ffactorau sy'n dylanwadu ar rym trydanol
Yn seiliedig ar arbrofion a gynhaliwyd gan ddefnyddio cydbwysedd torsiwn, darganfu Coulomb sawl peth.
– Yn yr arbrawf hwn, mae'r pellter rhwng y ddwy bêl solet bob amser yr un fath. Pan fydd faint y gwefr drydanol ar bêl solet 1 yn 1 a faint y gwefr drydanol ar bêl solet 2 yn 1 yna mae'r grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddwy bêl solet yn 1. Pan fydd faint y gwefr drydanol ar bêl solet 1 yn 2 a faint y gwefr drydanol ar bêl solet 2 yn 2 yna mae'r grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddwy bêl solet yn 4. Daeth Coulomb i'r casgliad bod maint y grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddwy bêl solet yn gymesur â chynnyrch faint y gwefr ar y ddwy bêl solet (F ≈ q1 q2).
– Yn yr arbrawf hwn, mae faint o wefr ar y ddwy bêl solet bob amser yr un fath. Os yw'r pellter rhwng y ddwy bêl solet yn 1 yna mae'r grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddwy bêl solet yn 1. Os yw'r pellter rhwng y ddwy bêl solet yn 2 yna mae'r grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddwy bêl solet yn ¼. Daeth Coulomb i'r casgliad bod maint y grym trydanol sy'n gweithredu ar y ddwy bêl solet yn gymesur yn wrthdro â sgwâr y pellter (F ≈ 1 / r2)
Cyfraith Coulomb
Mae cyfraith Coulomb yn gyfraith ffiseg sy'n egluro'r berthynas rhwng grym trydanol, gwefr drydanol, a'r pellter rhwng gwefrau. Lluniwyd y gyfraith hon yn seiliedig ar arbrofion Coulomb, fel yr eglurwyd yn yr erthygl flaenorol.
Cyfraith Coulomb yn datgan bod maint y grym a roddir gan ronyn â gwefr drydanol ar ronyn arall â gwefr drydanol yn gymesur yn uniongyrchol â chynnyrch swm gwefrau'r ddau ronyn ac yn gymesur yn wrthdro â sgwâr y pellter rhwng y ddau ronyn â gwefr drydanol. Mae'r grym hwn yn gweithredu ar hyd llinell syth sy'n cysylltu'r ddau ronyn. Mae'r grym trydanol yn wrthyrru os yw gwefrau trydanol y ddau ronyn yr un fath ac mae'r grym trydanol yn ddeniadol os nad yw gwefrau trydanol y ddau ronyn yr un fath.
Gellir mynegi cyfraith Coulomb yn yr hafaliad mathemategol:
Disgrifiad o'r fformiwla:
F12 = grym trydanol rhwng gronyn 1 a gronyn 2
q1 = nifer y gwefrau gronynnau 1
q2 = nifer y gwefrau trydanol o ronyn 2
r12 = pellter rhwng gronyn 1 a gronyn 2
(darllenwch: epsilon sero) = 8,854 x 1012- C2/Nm2
k = (cysonyn Coulomb) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 yw'r grym a roddir gan wefr q2 ar wefr q1, tra bod F12 yw'r grym a roddir gan wefr q1 ar wefr q2. F21 ac F12 yn gwrthyrru ei gilydd pan fo'r gwefr yn q1 a q2 tebyg ac yn denu ei gilydd pan fo'r gwefr yn q1 a q2 nid yr un math.
F21 ac F12 sydd â'r un gwerth, cyfeiriad gyferbyn ac yn gweithredu ar wrthrychau gwahanol, felly mae'r ddau rym hyn yn bâr grym gweithredu-adwaith.
