Dlí Coulomb

San alt faoi muirear leictreach dan cineálacha muirir leictrigh Mínítear go n-athraíonn luchtanna leictreacha comhchosúla a chéile agus go dtarraingíonn luchtanna leictreacha neamhchosúla a chéile. Is é sin le rá, meallann rudaí atá luchtaithe go dearfach rudaí atá luchtaithe go diúltach, athraíonn rudaí atá luchtaithe go dearfach rudaí atá luchtaithe go dearfach, agus athraíonn rudaí atá luchtaithe go diúltach rudaí atá luchtaithe go diúltach. Léiríonn an feiniméan seo go bhfuil fórsa leictreach ag gníomhú ar rudaí atá luchtaithe go dearfach agus ar rudaí atá luchtaithe go diúltach. Cad iad na tosca a mbíonn tionchar acu ar mhéid an fhórsa leictrigh idir rudaí atá luchtaithe go leictreach?

Rinne an fisicí Francach Charles Coulomb (1736–1806) sraith turgnamh sna 1780idí chun imscrúdú a dhéanamh ar na tosca a mbíonn tionchar acu ar mhéid an fhórsa leictrigh idir réada atá luchtaithe go leictreach. Bhí an gaireas a d'úsáid Coulomb cosúil leis an gceann a d'úsáid Cavendish chun an tairiseach imtharraingthe a imscrúdú, ar a dtugtar cothromaíocht chasadh. Rinne Coulomb imscrúdú ar an bhfórsa leictreach, dá bhrí sin d'úsáid sé dhá liathróid miotail atá luchtaithe go leictreach, agus rinne Cavendish imscrúdú ar an bhfórsa imtharraingthe, dá bhrí sin d'úsáid sé dhá liathróid maise nach raibh luchtaithe go leictreach.

Conas a oibríonn scála chasmhóiminte  

 
Tá baint ag an gcaoi a n-oibríonn scála chasmhóiminte leis an ábhar chasmhóimint nó móimint fórsa sa chaibidil dinimic rothlach.
Is folús an spás sa chothromaíocht casta chun cosc ​​a chur ar an muirear leictreach ar an liathróid sholadach aistriú isteach san aer. Déantar cinneadh ar mhéid an mhuirir leictrigh ar an liathróid sholadach ag baint úsáide as an modh seo a leanas. Ar dtús, déantar liathróid sholadach A a mhuirearú go leictreach trí sheoladh nó frithchuimilt. Ceanglaítear liathróid sholadach A, atá luchtaithe go leictreach, le liathróid sholadach B atá neodrach fós ag baint úsáide as seoltóir leictreach go dtí go roinntear muirear leictreach liathróid sholadach A go cothrom le liathróid sholadach B. Más ½ méid an mhuirir leictrigh liathróid sholadach A, ansin is ½ méid an mhuirir leictrigh liathróid sholadach B. Ansin, ceanglaítear liathróid sholadach B agus liathróid sholadach C le seoltóir leictreach go dtí go roinntear muirear leictreach liathróid sholadach B go cothrom le liathróid sholadach C. Más ¼ méid an mhuirir leictrigh liathróid sholadach B, ansin is ¼ méid an mhuirir leictrigh liathróid sholadach C. Faightear méid an mhuirir leictrigh agus cineál an mhuirir leictrigh liathróid sholadach 1 agus liathróid sholadach 2 ar an mbealach seo.

Tá lucht leictreach ag sféar soladach 1 agus sféar soladach 2 sa chaoi is go n-athraíonn an dá sféar soladach a chéile má tá an lucht leictreach céanna ag an dá sféar nó go meallann siad a chéile má tá luchtanna leictreacha difriúla ag an dá sféar. Fágann fórsa tarraingteach nó athraitheach idir an dá sféar soladach atá luchtaithe go leictreach go rothlaíonn an sféar soladach 2. Tomhaistear uillinn taistil an sféir sholadach 2 chun an fórsa leictreach atá ag gníomhú ar an dá sféar soladach a chinneadh.

Fachtóirí a mbíonn tionchar acu ar fhórsa leictreach

Bunaithe ar thurgnaimh a rinneadh ag baint úsáide as cothromaíocht chasadh, d'aimsigh Coulomb roinnt rudaí.
– Sa turgnamh seo, bíonn an fad idir an dá liathróid sholadacha mar a chéile i gcónaí. Nuair a bhíonn méid an mhuirir leictrigh ar liathróid sholadach 1 cothrom le 1 agus méid an mhuirir leictrigh ar liathróid sholadach 2 cothrom le 1, ansin is é 1 an fórsa leictreach atá ag gníomhú ar an dá liathróid sholadacha. Nuair a bhíonn méid an mhuirir leictrigh ar liathróid sholadach 1 cothrom le 2 agus méid an mhuirir leictrigh ar liathróid sholadach 2 cothrom le 2, ansin is é 4 an fórsa leictreach atá ag gníomhú ar an dá liathróid sholadacha. Chríochnaigh Coulomb go bhfuil méid an fhórsa leictrigh atá ag gníomhú ar an dá liathróid sholadacha comhréireach le toradh mhéid an mhuirir ar an dá liathróid sholadacha (F ≈ q₁ q₂).
– Sa turgnamh seo, bíonn an méid muirir ar an dá liathróid sholadacha mar a chéile i gcónaí. Más ionann an fad idir an dá liathróid sholadacha agus 1, ansin is ionann an fórsa leictreach atá ag gníomhú ar an dá liathróid sholadacha agus 1. Más ionann an fad idir an dá liathróid sholadacha agus 2, ansin is ionann an fórsa leictreach atá ag gníomhú ar an dá liathróid sholadacha agus ¼. Chríochnaigh Coulomb go bhfuil méid an fhórsa leictrigh atá ag gníomhú ar an dá liathróid sholadacha comhréireach inbhéartach le cearnóg an achair (F ≈ 1 / r²)

Dlí Coulomb

Is dlí fisice é dlí Coulomb a mhíníonn an gaol idir fórsa leictreach, muirear leictreach, agus an fad idir muirir. Ceapadh an dlí seo bunaithe ar thurgnaimh Coulomb, mar a mhíníodh san alt roimhe seo.

Dlí Coulomb Deirtear go bhfuil méid an fhórsa a fheidhmíonn cáithnín atá luchtaithe go leictreach ar cháithnín eile atá luchtaithe go leictreach comhréireach go díreach le toradh shuim mhuirir an dá cháithnín agus comhréireach inbhéartach le cearnóg an achair idir an dá cháithnín atá luchtaithe go leictreach. Feidhmíonn an fórsa seo feadh líne dírí a nascann an dá cháithnín. Tá an fórsa leictreach díorthach má tá na muirir leictreacha ar an dá cháithnín mar an gcéanna agus tá an fórsa leictreach tarraingteach mura bhfuil na muirir leictreacha ar an dá cháithnín mar an gcéanna.

Is féidir dlí Coulomb a chur in iúl sa chothromóid mhatamaiticiúil:
Cur síos ar an bhfoirmle:
F₁₂ = fórsa leictreach idir cáithnín 1 agus cáithnín 2
q₁ = líon na muirear cáithníní 1
q₂ = líon na muirear leictreach de cháithnín 2
r₁₂ = an fad idir cáithnín 1 agus cáithnín 2
(léigh: eipsealón nialas) = ​​8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = (tairiseach Coulomb) = 9 x 10⁹ Nm²/C²
F₂₁ an fórsa a fheidhmíonn an muirear q₂ ag muirear q₁, agus F₁₂ an fórsa a fheidhmíonn an muirear q₁ ag muirear q₂. F₂₁ agus F₁₂ a chéile a dhíbirt nuair is é an muirear q₁ agus q₂ cosúil agus meallann siad a chéile nuair is é q an muirear₁ agus q₂ ní den chineál céanna.
F₂₁ agus F₁₂ tá an luach céanna acu, i dtreo urchomhaireach agus gníomhaíonn siad ar rudaí difriúla, dá bhrí sin is péire fórsaí gnímh-imoibrithe iad an dá fhórsa seo.