ກົດໝາຍຂອງ Coulomb

ໃນບົດຄວາມກ່ຽວກັບ ປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ປະເພດຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ ມີການອະທິບາຍວ່າປະຈຸໄຟຟ້າຄືກັນກັບປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຕ້ານທານກັນ ແລະ ກັນ ໃນຂະນະທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າບໍ່ຄືກັນກັບປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຕ້ານທານກັນ. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸບວກດຶງດູດວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸລົບ, ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸບວກຈະຕ້ານທານວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸບວກ, ແລະ ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸລົບຈະຕ້ານທານວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸລົບ. ປະກົດການນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸບວກ ແລະ ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸລົບ. ມີປັດໄຈໃດແດ່ທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ຂະໜາດຂອງແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ?

ນັກຟີຊິກສາດຊາວຝຣັ່ງ Charles Coulomb (1736–1806) ໄດ້ດຳເນີນການທົດລອງຫຼາຍຄັ້ງໃນຊຸມປີ 1780 ເພື່ອສືບສວນປັດໄຈທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ຂະໜາດຂອງແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ. ອຸປະກອນທີ່ Coulomb ໃຊ້ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບອຸປະກອນທີ່ Cavendish ໃຊ້ເພື່ອສືບສວນຄ່າຄົງທີ່ຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ເອີ້ນວ່າຄວາມສົມດຸນຂອງແຮງບິດ. Coulomb ໄດ້ສືບສວນແຮງໄຟຟ້າ, ດັ່ງນັ້ນລາວຈຶ່ງໃຊ້ລູກບານໂລຫະສອງລູກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ, ໃນຂະນະທີ່ Cavendish ໄດ້ສືບສວນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ດັ່ງນັ້ນລາວຈຶ່ງໃຊ້ລູກບານສອງລູກທີ່ບໍ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ.

ວິທີການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງວັດແທກແຮງບິດ  

 
ວິທີການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງວັດແທກແຮງບິດແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຫົວຂໍ້ ແຮງບິດ ຫຼື ໂມເມັນຂອງແຮງ ໃນບົດ ການເຄື່ອນໄຫວການໝູນວຽນ.
ຊ່ອງຫວ່າງໃນຄວາມສົມດຸນຂອງແຮງບິດແມ່ນສູນຍາກາດເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງຖ່າຍເທໄປສູ່ອາກາດ. ການກຳນົດປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງແມ່ນເຮັດໄດ້ໂດຍໃຊ້ວິທີການຕໍ່ໄປນີ້. ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ລູກບານແຂງ A ແມ່ນຖືກເຮັດໃຫ້ມີປະຈຸໄຟຟ້າຜ່ານການນຳໄຟຟ້າ ຫຼື ແຮງສຽດທານ. ລູກບານແຂງ A ທີ່ຖືກປະຈຸໄຟຟ້າແລ້ວແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບລູກບານແຂງ B ເຊິ່ງຍັງເປັນກາງໂດຍໃຊ້ຕົວນຳໄຟຟ້າຈົນກວ່າປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ A ຈະຖືກແບ່ງອອກເທົ່າກັນກັບລູກບານແຂງ B. ຖ້າປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ A ແມ່ນ ½ ແລ້ວປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ B ແມ່ນ ½. ຕໍ່ໄປ, ລູກບານແຂງ B ແລະ ລູກບານແຂງ C ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕົວນຳໄຟຟ້າຈົນກວ່າປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ B ຈະຖືກແບ່ງອອກເທົ່າກັນກັບລູກບານແຂງ C. ຖ້າປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ B ແມ່ນ ¼ ແລ້ວປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ C ແມ່ນ ¼. ປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ປະເພດຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຂອງລູກບານແຂງ 1 ແລະ ລູກບານແຂງ 2 ແມ່ນໄດ້ຮັບດ້ວຍວິທີນີ້.

ກ້ອນກົມແຂງ 1 ແລະ ກ້ອນກົມແຂງ 2 ມີປະຈຸໄຟຟ້າ ດັ່ງນັ້ນກ້ອນກົມແຂງສອງໜ່ວຍຈະຂັບໄລ່ກັນ ຖ້າກ້ອນກົມສອງໜ່ວຍມີປະຈຸໄຟຟ້າດຽວກັນ ຫຼື ດຶງດູດກັນ ຖ້າກ້ອນກົມສອງໜ່ວຍມີປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ການມີຢູ່ຂອງແຮງດຶງດູດ ຫຼື ແຮງຂັບໄລ່ລະຫວ່າງສອງກ້ອນກົມແຂງທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ ເຮັດໃຫ້ກ້ອນກົມແຂງ 2 ໝູນ. ມຸມການເຄື່ອນທີ່ຂອງກ້ອນກົມແຂງ 2 ຖືກວັດແທກເພື່ອກຳນົດແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ກ້ອນກົມແຂງສອງໜ່ວຍ.

ປັດໄຈທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ແຮງໄຟຟ້າ

ອີງຕາມການທົດລອງທີ່ດຳເນີນໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງດຸ່ນດ່ຽງແຮງບິດ, Coulomb ໄດ້ຄົ້ນພົບຫຼາຍສິ່ງຫຼາຍຢ່າງ.
- ໃນການທົດລອງນີ້, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງລູກບານແຂງສອງໜ່ວຍແມ່ນເທົ່າກັນສະເໝີ. ເມື່ອປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງ 1 ແມ່ນ 1 ແລະປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງ 2 ແມ່ນ 1 ແລ້ວແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ລູກບານແຂງທັງສອງໜ່ວຍແມ່ນ 1. ເມື່ອປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງ 1 ແມ່ນ 2 ແລະປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງ 2 ແມ່ນ 2 ແລ້ວແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ລູກບານແຂງທັງສອງໜ່ວຍແມ່ນ 4. Coulomb ໄດ້ສະຫຼຸບວ່າຂະໜາດຂອງແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ລູກບານແຂງທັງສອງໜ່ວຍແມ່ນສັດສ່ວນກັບຜົນຄູນຂອງປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງທັງສອງໜ່ວຍ (F ≈ q₁ q₂).
- ໃນການທົດລອງນີ້, ປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນລູກບານແຂງທັງສອງແມ່ນເທົ່າກັນສະເໝີ. ຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງລູກບານແຂງແມ່ນ 1 ແລ້ວແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ລູກບານແຂງທັງສອງແມ່ນ 1. ຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງລູກບານແຂງແມ່ນ 2 ແລ້ວແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ລູກບານແຂງທັງສອງແມ່ນ ¼. Coulomb ໄດ້ສະຫຼຸບວ່າຂະໜາດຂອງແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳຕໍ່ລູກບານແຂງທັງສອງແມ່ນສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບກຳລັງສອງຂອງໄລຍະທາງ (F ≈ 1 / r²)

ກົດໝາຍຂອງ Coulomb

ກົດໝາຍຂອງຄູລອມ (Coulomb) ແມ່ນກົດໝາຍຂອງຟີຊິກທີ່ອະທິບາຍເຖິງຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງແຮງໄຟຟ້າ, ປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງປະຈຸໄຟຟ້າ. ກົດໝາຍນີ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍອີງໃສ່ການທົດລອງຂອງຄູລອມ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດຄວາມກ່ອນໜ້ານີ້.

ກົດໝາຍຂອງ Coulomb ລະບຸວ່າຂະໜາດຂອງແຮງທີ່ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າກະທຳຕໍ່ອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າອີກອະນຸພາກໜຶ່ງແມ່ນສັດສ່ວນໂດຍກົງກັບຜົນຄູນຂອງຜົນບວກຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຂອງສອງອະນຸພາກ ແລະ ສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບກຳລັງສອງຂອງໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງອະນຸພາກທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ. ແຮງນີ້ກະທຳຕາມເສັ້ນຊື່ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ສອງອະນຸພາກ. ແຮງໄຟຟ້າຈະເປັນແຮງຂັບໄລ່ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າຂອງສອງອະນຸພາກຄືກັນ ແລະ ແຮງໄຟຟ້າເປັນແຮງດຶງດູດຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າຂອງສອງອະນຸພາກບໍ່ຄືກັນ.

ກົດໝາຍ Coulomb ສາມາດສະແດງອອກໃນສົມຜົນຄະນິດສາດ:
ລາຍລະອຽດສູດ:
F₁₂ = ແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງອະນຸພາກທີ 1 ແລະ ອະນຸພາກທີ 2
q₁ = ຈຳນວນປະຈຸຂອງອະນຸພາກ 1
q₂ = ຈຳນວນປະຈຸໄຟຟ້າຂອງອະນຸພາກ 2
r₁₂ = ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງອະນຸພາກທີ 1 ແລະ ອະນຸພາກທີ 2
(ອ່ານ: ເອບຊີລອນສູນ) = 8,854 x 10^-12 C²/ນມ²
k = (ຄ່າຄົງທີ່ຂອງ Coulomb) = 9 x 10⁹ Nm²/C²
F₂₁ ແມ່ນແຮງທີ່ກະທຳໂດຍປະຈຸ q₂ ຢູ່ທີ່ຄ່າບໍລິການ q₁, ໃນຂະນະທີ່ F₁₂ ແມ່ນແຮງທີ່ກະທຳໂດຍປະຈຸ q₁ ຢູ່ທີ່ຄ່າບໍລິການ q₂. ສ₂₁ ແລະ F₁₂ ຍູ້ກັນເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າເປັນ q₁ ແລະ q₂ ຄ້າຍຄືກັນ ແລະ ດຶງດູດກັນເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າເປັນ q₁ ແລະ q₂ ບໍ່ແມ່ນປະເພດດຽວກັນ.
F₂₁ ແລະ F₁₂ ມີຄ່າດຽວກັນ, ທິດທາງກົງກັນຂ້າມ ແລະ ກະທຳຕໍ່ວັດຖຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ສະນັ້ນແຮງສອງຢ່າງນີ້ແມ່ນຄູ່ແຮງກະທຳ-ແຮງປະຕິກິລິຍາ.