쿨롱 법칙에 관한 기사
전기 전하와 전하의 종류에 대한 글에서는 같은 전하끼리는 서로 밀어내고 다른 전하끼리는 서로 끌어당긴다고 설명했습니다. 다시 말해, 양전하를 띤 물체는 음전하를 띤 물체를 끌어당기고, 양전하를 띤 물체는 양전하를 띤 물체를 밀어내며, 음전하를 띤 물체는 음전하를 띤 물체를 밀어냅니다. 이는 양전하를 띤 물체와 음전하를 띤 물체에 작용하는 전기력의 존재를 보여줍니다. 그렇다면 전기적으로 대전된 물체 사이의 전기력에 영향을 미치는 요인은 무엇일까요?
프랑스 물리학자 샤를 쿨롱(1736-1806)은 1780년대에 전하를 띤 물체 사이의 전기력 크기에 영향을 미치는 요인을 조사하기 위해 일련의 실험을 수행했습니다. 쿨롱이 사용한 장치는 캐번디시가 중력 상수를 연구하기 위해 사용했던 비틀림 저울과 유사합니다. 쿨롱은 전기력을 연구하기 위해 전하를 띤 두 개의 금속 공을 사용했고, 캐번디시는 중력을 연구하기 위해 전하를 띠지 않은 질량을 가진 두 개의 공을 사용했습니다.
전기력에 영향을 미치는 요인
쿨롱은 비틀림 저울을 이용한 실험을 통해 여러 가지 사실을 발견했습니다.
이 실험에서 두 고체 공 사이의 거리는 항상 일정합니다. 첫 번째 고체 공의 전하량이 1이고 두 번째 고체 공의 전하량이 1일 때, 두 고체 공에 작용하는 전기력은 1입니다.
한쪽 전하량 Q1 과 다른 쪽 전하량 Q2의 곱 ( F ≈ q1q2 ) 입니다.
이 실험에서 두 고체 공의 전하량은 항상 같습니다. 두 고체 공 사이의 거리가 1일 때, 두 공에 작용하는 전기력은 1입니다. 두 고체 공 사이의 거리가 2일 때, 두 공에 작용하는 전기력은 ¼입니다. 쿨롱은 두 고체 공에 작용하는 전기력의 크기가 거리의 제곱에 반비례한다는 결론을 내렸습니다(F ≈ 1/r² ).
쿨롱의 법칙
쿨롱의 법칙은 전기력과 전하량, 그리고 전하 사이의 거리 사이의 관계를 설명하는 물리 법칙 중 하나입니다. 이 법칙은 이전 글에서 설명한 것처럼 쿨롱 이 수행한 실험을 바탕으로 정립되었습니다.
쿨롱 법칙은 전하를 띤 입자가 다른 전하를 띤 입자에 가하는 힘의 크기는 전하량에 정비례한다는 것을 나타냅니다.
두 입자 사이의 힘은 두 입자의 전하량의 곱으로 비례하고, 두 입자 사이 거리의 제곱에 반비례합니다. 이 힘은 두 입자를 잇는 직선 방향으로 작용합니다. 같은 전하를 가진 입자는 서로 밀어내고, 다른 전하를 가진 입자는 서로 끌어당깁니다.
쿨롱의 법칙은 수학 방정식으로 표현될 수 있습니다.
F 12 = 입자 1과 입자 2 사이의 전기력
q 1 = 입자 1의 전하량
q 2 = 입자 2의 전하량
r 12 = 입자 1과 입자 2 사이의 거리
F21 은 전하 q2 가 전하 q1 에 작용하는 힘이고 , F12는 전하 q1 이 전하 q2 에 작용하는 힘입니다 . q1 과 q2 의 전하 종류가 다를 때는 F21 과 F12가 서로 반발하고 , 전하 종류가 같을 때는 서로 인력 을 작용 합니다.
F 21 과 F 12 는 크기가 같고 방향이 반대이며 서로 다른 물체에 작용하므로 이 두 힘은 작용-반작용력 쌍입니다.
