En la artikolo pri elektra ŝargo kaj tipoj de elektra ŝargo, estas klarigite, ke similaj elektraj ŝargoj forpuŝas unu la alian, dum malsamaj elektraj ŝargoj altiras unu la alian. Alivorte, pozitive ŝargitaj objektoj altiras negative ŝargitajn objektojn, pozitive ŝargitaj objektoj forpuŝas pozitive ŝargitajn objektojn, kaj negative ŝargitaj objektoj forpuŝas negative ŝargitajn objektojn. Ĉi tiu fenomeno montras la ekziston de elektra forto aganta sur pozitive ŝargitajn objektojn kaj negative ŝargitajn objektojn. Kiuj faktoroj influas la grandecon de la elektra forto inter elektre ŝargitaj objektoj?
La franca fizikisto Charles Coulomb (1736–1806) faris serion da eksperimentoj en la 1780-aj jaroj por esplori la faktorojn, kiuj influas la grandecon de la elektra forto inter elektre ŝargitaj objektoj. La aparato uzita de Coulomb estis simila al tiu, kiun Cavendish uzis por esplori la gravitan konstanton, nomatan torda ekvilibro. Coulomb esploris la elektran forton, tial li uzis du elektre ŝargitajn metalajn globojn, dum Cavendish esploris la gravitan forton, tial li uzis du neelektre ŝargitajn globojn de maso.
Kiel funkcias tordmomantoskalo
Kiel funkcias tordmomantoskalo rilatas al la temo tordmomanto aŭ momento de forto en ĉapitro rotacia dinamiko.
La spaco en la torda ekvilibro estas vakuo por malhelpi la elektran ŝargon sur la solida pilko transdoniĝi al la aero. Determino de la kvanto de elektra ŝargo sur la solida pilko estas farita per la sekva metodo. Komence, solida pilko A estas elektre ŝargita per konduktado aŭ frotado. Solida pilko A, kiu estis elektre ŝargita, estas konektita al solida pilko B, kiu ankoraŭ estas neŭtrala, uzante elektran konduktilon ĝis la elektra ŝargo de solida pilko A estas egale dividita kun solida pilko B. Se la kvanto de elektra ŝargo de solida pilko A estas ½, tiam la kvanto de elektra ŝargo de solida pilko B estas ½. Poste, solida pilko B kaj solida pilko C estas konektitaj per elektra konduktilo ĝis la elektra ŝargo de solida pilko B estas egale dividita kun solida pilko C. Se la kvanto de elektra ŝargo de solida pilko B estas ¼, tiam la kvanto de elektra ŝargo de solida pilko C estas ¼. La kvanto de elektra ŝargo kaj la tipo de elektra ŝargo de solidaj pilkoj 1 kaj solidaj pilkoj 2 estas akiritaj tiel.
Solida sfero 1 kaj solida sfero 2 estas elektre ŝargitaj tiel ke la du solidaj sferoj forpuŝas unu la alian se la du sferoj havas la saman elektran ŝargon aŭ altiras unu la alian se la du sferoj havas malsamajn elektrajn ŝargojn. La ekzisto de alloga aŭ forpuŝa forto inter la du elektre ŝargitaj solidaj sferoj kaŭzas rotacion de solida sfero 2. La angulo de moviĝo de solida sfero 2 estas mezurata por determini la elektran forton agantan sur la du solidajn sferojn.
Faktoroj kiuj influas elektran forton
Surbaze de eksperimentoj faritaj uzante tordan pesilon, Kulombo malkovris plurajn aferojn.
– En ĉi tiu eksperimento, la distanco inter la du solidaj globoj estas ĉiam la sama. Kiam la kvanto de elektra ŝargo sur solida globo 1 estas 1 kaj la kvanto de elektra ŝargo sur solida globo 2 estas 1, tiam la elektra forto aganta sur ambaŭ solidaj globoj estas 1. Kiam la kvanto de elektra ŝargo sur solida globo 1 estas 2 kaj la kvanto de elektra ŝargo sur solida globo 2 estas 2, tiam la elektra forto aganta sur ambaŭ solidaj globoj estas 4. Coulomb konkludis, ke la grando de la elektra forto aganta sur ambaŭ solidaj globoj estas proporcia al la produto de la kvanto de ŝargo sur ambaŭ solidaj globoj (F ≈ q1 q2).
– En ĉi tiu eksperimento, la kvanto de ŝargo sur ambaŭ solidaj globoj ĉiam estas la sama. Se la distanco inter la du solidaj globoj estas 1, tiam la elektra forto aganta sur ambaŭ solidaj globoj estas 1. Se la distanco inter la du solidaj globoj estas 2, tiam la elektra forto aganta sur ambaŭ solidaj globoj estas ¼. Coulomb konkludis, ke la grando de la elektra forto aganta sur ambaŭ solidaj globoj estas inverse proporcia al la kvadrato de la distanco (F ≈ 1 / r2)
Leĝo de Kulombo
La leĝo de Kulombo estas leĝo de fiziko kiu klarigas la rilaton inter elektra forto, elektra ŝargo, kaj la distanco inter ŝargoj. Ĉi tiu leĝo estis formulita surbaze de la eksperimentoj de Kulombo, kiel klarigite en la antaŭa artikolo.
La leĝo de Kulombo deklaras, ke la grando de la forto penita de unu elektre ŝargita partiklo sur alian elektre ŝargitan partiklon estas rekte proporcia al la produto de la ŝargoj de la du partikloj kaj inverse proporcia al la kvadrato de la distanco inter ili. Ĉi tiu forto agas laŭ rekta linio konektanta la du partiklojn. La elektra forto estas forpuŝa se la elektraj ŝargoj de la du partikloj estas samaj kaj la elektra forto estas alloga se la elektraj ŝargoj de la du partikloj estas malsamaj.
La leĝo de Kulombo povas esti esprimita per la matematika ekvacio:
Priskribo de la formulo:
F12 = elektra forto inter partiklo 1 kaj partiklo 2
q1 = nombro de partiklaj ŝargoj 1
q2 = la nombro de elektraj ŝargoj de partiklo 2
r12 = distanco inter partiklo 1 kaj partiklo 2
(legu: epsilono nulo) = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = (konstanto de Kulombo) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 estas la forto penita de ŝargo q2 ĉe ŝargo q1, dum F12 estas la forto penita de ŝargo q1 ĉe ŝargo q2. F21 kaj F12 forpuŝas unu la alian kiam la ŝargo estas q1 kaj q2 similaj kaj altiras unu la alian kiam la ŝargo estas q1 kaj q2 ne la sama tipo.
F21 kaj F12 havas la saman valoron, kontraŭan direkton kaj agas sur malsamajn objektojn, tial ĉi tiuj du fortoj estas ago-reakcia fortoparo.
