A cikin labarin game da cajin lantarki dan nau'ikan cajin lantarki An bayyana cewa kamar cajin lantarki yana korar juna yayin da ba kamar cajin lantarki yake jawo hankalin juna ba. A wata ma'anar, abubuwa masu caji mai kyau suna jawo hankalin abubuwa masu caji mai kyau, abubuwa masu caji mai kyau suna korar abubuwa masu caji mai kyau, kuma abubuwa masu caji mai kyau suna korar abubuwa masu caji mai kyau. Wannan lamari yana nuna wanzuwar ƙarfin lantarki da ke aiki akan abubuwa masu caji mai kyau da abubuwa masu caji mai kyau. Waɗanne abubuwa ne ke tasiri ga girman ƙarfin lantarki tsakanin abubuwa masu caji mai lantarki?
Masanin kimiyyar lissafi ɗan Faransa Charles Coulomb (1736–1806) ya gudanar da gwaje-gwaje a cikin shekarun 1780 don bincika abubuwan da ke tasiri ga girman ƙarfin lantarki tsakanin abubuwan da aka caji ta hanyar lantarki. Na'urar da Coulomb ya yi amfani da ita ta yi kama da wacce Cavendish ya yi amfani da ita don bincika ma'aunin nauyi, wanda ake kira ma'aunin torsion. Coulomb ya binciki ƙarfin lantarki, don haka ya yi amfani da ƙwallo biyu na ƙarfe da aka caji ta hanyar lantarki, yayin da Cavendish ya binciki ƙarfin nauyi, don haka ya yi amfani da ƙwallo biyu marasa wutar lantarki da aka caji ta hanyar lantarki.
Yadda sikelin karfin juyi ke aiki
Yadda sikelin karfin juyi ke aiki yana da alaƙa da batun batun karfin juyi ko lokacin karfi a cikin babi yanayin juyawa.
Sararin da ke cikin ma'aunin juyawa yana amfani da injin tsotsa don hana cajin wutar lantarki a kan ƙwallon mai ƙarfi canjawa zuwa iska. Ana yin tantance adadin cajin wutar lantarki a kan ƙwallon mai ƙarfi ta amfani da wannan hanyar. Da farko, ana yin cajin wutar lantarki ta hanyar lantarki ta hanyar turawa ko gogayya. Ƙwallon mai ƙarfi A wanda aka yi caji ta hanyar lantarki ana haɗa shi da ƙwallon mai ƙarfi B wanda har yanzu yana tsaka tsaki ta amfani da mai jagoranci na lantarki har sai an raba cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi A daidai gwargwado da ƙwallon mai ƙarfi B. Idan adadin cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi A shine ½ to adadin cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi B shine ½. Na gaba, ana haɗa ƙwallon mai ƙarfi B da ƙwallon mai ƙarfi C tare da mai jagoranci na lantarki har sai an raba cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi B daidai gwargwado da ƙwallon mai ƙarfi C. Idan adadin cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi B shine ¼ to adadin cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi C shine ¼. Ana samun adadin cajin wutar lantarki da nau'in cajin wutar lantarki na ƙwallon mai ƙarfi 1 da ƙwallon mai ƙarfi 2 ta wannan hanyar.
Ana cajin ƙwallo mai ƙarfi 1 da ƙwallo mai ƙarfi 2 ta hanyar lantarki don haka ƙwallo mai ƙarfi biyu su kore juna idan ƙwallo biyu suna da cajin lantarki iri ɗaya ko kuma su jawo hankalin juna idan ƙwallo biyu suna da cajin lantarki daban-daban. Kasancewar ƙarfin da ke jan hankali ko mai ban tsoro tsakanin ƙwallo biyu masu ƙarfi da aka caji ta hanyar lantarki yana sa ƙwallo mai ƙarfi 2 ta juya. An auna kusurwar tafiya ta ƙwallo mai ƙarfi 2 don tantance ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallo biyu masu ƙarfi.
Abubuwan da ke tasiri ga ƙarfin lantarki
Dangane da gwaje-gwajen da aka gudanar ta amfani da ma'aunin juyawa, Coulomb ya gano abubuwa da dama.
– A cikin wannan gwaji, nisan da ke tsakanin ƙwallon mai ƙarfi guda biyu koyaushe iri ɗaya ne. Idan adadin cajin lantarki akan ƙwallon mai ƙarfi 1 shine 1 kuma adadin cajin lantarki akan ƙwallon mai ƙarfi 2 shine 1 to ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallon mai ƙarfi duka shine 1. Idan adadin cajin lantarki akan ƙwallon mai ƙarfi 1 shine 2 kuma adadin cajin lantarki akan ƙwallon mai ƙarfi 2 shine 2 to ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallon mai ƙarfi duka shine 4. Coulomb ya kammala da cewa girman ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallon mai ƙarfi duka yana daidai da samfurin adadin cajin akan ƙwallon mai ƙarfi biyu (F ≈ q1 q2).
– A cikin wannan gwajin, adadin caji akan duka ƙwallon mai ƙarfi koyaushe iri ɗaya ne. Idan nisan da ke tsakanin ƙwallon mai ƙarfi biyu shine 1 to ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallon mai ƙarfi biyu shine 1. Idan nisan da ke tsakanin ƙwallon mai ƙarfi biyu shine 2 to ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallon mai ƙarfi biyu shine ¼. Coulomb ya kammala da cewa girman ƙarfin lantarki da ke aiki akan ƙwallon mai ƙarfi biyu yana daidai da murabba'in nisan (F ≈ 1 / r)2)
Dokar Coulomb
Dokar Coulomb doka ce ta kimiyyar lissafi wadda ke bayanin alaƙar da ke tsakanin ƙarfin lantarki, cajin lantarki, da kuma nisan da ke tsakanin caji. An tsara wannan doka ne bisa ga gwaje-gwajen Coulomb, kamar yadda aka bayyana a cikin labarin da ya gabata.
Dokar Coulomb ya bayyana cewa girman ƙarfin da ƙwayar da aka yi wa wutar lantarki a kan wani ƙwayar da aka yi wa wutar lantarki ya yi daidai da samfurin jimlar cajin ƙwayoyin biyu kuma ya yi daidai da murabba'in nisan da ke tsakanin ƙwayoyin biyu da aka yi wa wutar lantarki. Wannan ƙarfin yana aiki tare da layi madaidaiciya wanda ke haɗa ƙwayoyin biyu. Ƙarfin wutar lantarki yana da ban tsoro idan cajin wutar lantarki na ƙwayoyin biyu iri ɗaya ne kuma ƙarfin wutar lantarki yana da kyau idan cajin wutar lantarki na ƙwayoyin biyu ba iri ɗaya ba ne.
Ana iya bayyana dokar Coulomb a cikin lissafin lissafi:
Bayanin dabara:
F12 = ƙarfin lantarki tsakanin barbashi 1 da barbashi 2
q1 = adadin cajin ƙwayoyin cuta 1
q2 = adadin wutar lantarki na barbashi 2
r12 = tazara tsakanin barbashi 1 da barbashi 2
(karanta: epsilon sifili) = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = (Mai dorewar Coulomb) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 Shin ƙarfin da caji q ke amfani da shi ne2 caji q1, yayin da F12 Shin ƙarfin da caji q ke amfani da shi ne1 caji q2. F21 da kuma F12 korar juna idan aka yi cajin q1 kuma q2 kama da juna kuma suna jawo hankalin juna lokacin da cajin ya kasance q1 kuma q2 ba iri ɗaya ba.
F21 da kuma F12 suna da ƙima iri ɗaya, alkiblar da ke akasin haka kuma suna aiki akan abubuwa daban-daban, saboda haka waɗannan ƙarfin biyu haɗin gwiwa ne na ƙarfin aiki da martani.
