記事では 電荷 ダン 電荷の種類 同種の電荷は反発し合い、異種の電荷は引き合うと説明されています。言い換えれば、正に帯電した物体は負に帯電した物体を引きつけ、正に帯電した物体は正に帯電した物体を反発し、負に帯電した物体は負に帯電した物体を反発します。この現象は、正に帯電した物体と負に帯電した物体の間に電気力が働いていることを示しています。では、帯電した物体間の電気力の大きさに影響を与える要因は何でしょうか？
フランスの物理学者シャルル・クーロン（1736年～1806年）は、1780年代に、帯電した物体間の電気力の大きさに影響を与える要因を調査するために一連の実験を行った。クーロンが使用した装置は、キャベンディッシュが重力定数を調査するために使用したねじり天秤と呼ばれる装置と似ていた。クーロンは電気力を調査したため、2つの帯電した金属球を使用したが、キャベンディッシュは重力を調査するため、質量が等しい2つの非帯電球を使用した。
トルクスケールの仕組み
トルクスケールの仕組みは、対象物に関連しています トルクまたは力のモーメント 章で 回転力学.
ねじり天秤内の空間は真空になっており、固体球の電荷が空気中に移動するのを防いでいます。固体球の電荷量の測定は、以下の方法で行います。まず、固体球Aを伝導または摩擦によって帯電させます。帯電した固体球Aを、まだ中性である固体球Bに電気導体で接続し、固体球Aの電荷が固体球Bの電荷と均等になるまで繰り返します。固体球Aの電荷量が1/2であれば、固体球Bの電荷量も1/2です。次に、固体球Bと固体球Cを電気導体で接続し、固体球Bの電荷が固体球Cの電荷と均等になるまで繰り返します。固体球Bの電荷量が1/4であれば、固体球Cの電荷量も1/4です。このようにして、固体球1と固体球2の電荷量と電荷の種類を求めます。
固体球１と固体球２は帯電しており、両球の電荷が同じ場合は反発し合い、電荷が異なる場合は引き合う。帯電した両固体球間に引力または反発力が働くことで、固体球２が回転する。固体球２の回転角度を測定することで、両固体球に作用する電気力を求めることができる。
電気力に影響を与える要因
ねじり天秤を用いた実験に基づいて、クーロンはいくつかのことを発見した。
この実験では、2つの固体球間の距離は常に一定です。固体球1の電荷量が1で、固体球2の電荷量も1の場合、両方の固体球に作用する電気力は1です。固体球1の電荷量が2で、固体球2の電荷量も2の場合、両方の固体球に作用する電気力は4です。クーロンは、両方の固体球に作用する電気力の大きさは、両方の固体球の電荷量の積に比例すると結論付けました（F ≈ q）。1 q2).
この実験では、2つの固体球の電荷量は常に同じです。2つの固体球間の距離が1の場合、両方の固体球に作用する電気力は1です。2つの固体球間の距離が2の場合、両方の固体球に作用する電気力は1/4です。クーロンは、両方の固体球に作用する電気力の大きさは距離の2乗に反比例すると結論付けました（F ≈ 1 / r）。2)
クーロンの法則
クーロンの法則は、電気力、電荷、電荷間の距離の関係を説明する物理法則です。この法則は、前回の記事で説明したように、クーロンの実験に基づいて定式化されました。
クーロンの法則 電気力の法則によれば、帯電した粒子が別の帯電した粒子に及ぼす力の大きさは、2つの粒子の電荷の合計の積に比例し、2つの帯電した粒子間の距離の2乗に反比例する。この力は、2つの粒子を結ぶ直線に沿って作用する。2つの粒子の電荷が同じ場合は反発力が働き、電荷が異なる場合は引力が働く。
クーロンの法則は、次の数式で表すことができます。
数式の説明：
F12 ＝粒子1と粒子2の間の電気力
q1 = 粒子電荷の数 1
q2 ＝粒子2の電荷の数
r12 ＝粒子1と粒子2の間の距離
（読み方：イプシロンゼロ）＝8,854×10-12 C2/Nm2
k = (クーロン定数) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 電荷qによって及ぼされる力2 電荷q1F12 電荷qによって及ぼされる力1 電荷q2。 F21 そしてF12 電荷がqのとき、互いに反発し合う1 そしてq2 電荷がqのとき、互いに似ていて引き合う。1 そしてq2 同じ種類ではない。
F21 そしてF12 これらは同じ値で、逆方向であり、異なる物体に作用するため、これら2つの力は作用反作用の力のペアである。
