тухай нийтлэлд цахилгаан цэнэг Дан цахилгаан цэнэгийн төрлүүд Үүнтэй төстэй цахилгаан цэнэгүүд бие биенээ түлхдэг бол ялгаатай цахилгаан цэнэгүүд бие биенээ татдаг гэж тайлбарладаг. Өөрөөр хэлбэл, эерэг цэнэгтэй биетүүд сөрөг цэнэгтэй биетүүдийг татдаг, эерэг цэнэгтэй биетүүд эерэг цэнэгтэй биетүүдийг түлхдэг, сөрөг цэнэгтэй биетүүд сөрөг цэнэгтэй биетүүдийг түлхдэг. Энэ үзэгдэл нь эерэг цэнэгтэй болон сөрөг цэнэгтэй биетүүдэд үйлчилдэг цахилгаан хүч байгааг харуулж байна. Цахилгаан цэнэгтэй биетүүдийн хоорондох цахилгаан хүчний хэмжээнд ямар хүчин зүйл нөлөөлдөг вэ?
Францын физикч Чарльз Кулон (1736–1806) 1780-аад онд цахилгаан цэнэгтэй биетүүдийн хоорондох цахилгаан хүчний хэмжээнд нөлөөлдөг хүчин зүйлсийг судлахын тулд цуврал туршилт хийжээ. Кулоны ашигласан төхөөрөмж нь Кавендишийн таталцлын тогтмолыг судлахад ашигласан, мушгиралтын тэнцвэр гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжтэй төстэй байв. Кулон цахилгаан хүчийг судалсан тул хоёр цахилгаан цэнэгтэй металл бөмбөлөг ашигласан бол Кавендиш таталцлын хүчийг судалсан тул хоёр цахилгаан цэнэггүй масстай бөмбөлөг ашигласан.
Эргэлтийн моментийн хэмжүүр хэрхэн ажилладаг вэ
Эргэлтийн моментийн хэмжүүр хэрхэн ажилладаг нь тухайн сэдэвтэй холбоотой эргүүлэх хүч буюу хүчний момент бүлэгт эргэлтийн динамик.
Мушгиралтын тэнцвэрт зай нь хатуу бөмбөлөг дээрх цахилгаан цэнэгийг агаарт шилжүүлэхээс сэргийлэхийн тулд вакуум юм. Хатуу бөмбөлөг дээрх цахилгаан цэнэгийн хэмжээг тодорхойлохдоо дараах аргыг ашиглана. Эхэндээ хатуу бөмбөлөг А-г цахилгаан дамжуулах буюу үрэлтийн замаар цахилгаанаар цэнэглэдэг. Цахилгаанаар цэнэглэгдсэн хатуу бөмбөлөг А-г цахилгаан дамжуулагч ашиглан саармаг хэвээр байгаа хатуу бөмбөлөг Б-тэй холбодог бөгөөд хатуу бөмбөлөг А-ийн цахилгаан цэнэг хатуу бөмбөлөг Б-тэй тэнцүү хуваагдах хүртэл цахилгаан дамжуулагч ашиглан холбодог. Хэрэв хатуу бөмбөлөг А-ийн цахилгаан цэнэгийн хэмжээ ½ бол хатуу бөмбөлөг В-ийн цахилгаан цэнэгийн хэмжээ ½ байна. Дараа нь хатуу бөмбөлөг В ба хатуу бөмбөлөг С-г хатуу бөмбөлөг В-ийн цахилгаан цэнэг хатуу бөмбөлөг С-тэй тэнцүү хуваагдах хүртэл цахилгаан дамжуулагчтай холбодог. Хэрэв хатуу бөмбөлөг В-ийн цахилгаан цэнэгийн хэмжээ ¼ бол хатуу бөмбөлөг С-ийн цахилгаан цэнэгийн хэмжээ ¼ байна. Хатуу бөмбөлөг 1 ба хатуу бөмбөлөг 2-ын цахилгаан цэнэгийн хэмжээ болон цахилгаан цэнэгийн төрлийг ийм аргаар олж авдаг.
Хатуу бөмбөрцөг 1 ба хатуу бөмбөрцөг 2 нь цахилгаан цэнэгтэй тул хоёр хатуу бөмбөрцөг нь ижил цахилгаан цэнэгтэй бол бие биенээ түлхэх эсвэл хоёр бөмбөрцөг нь өөр өөр цахилгаан цэнэгтэй бол бие биенээ татах болно. Цахилгаан цэнэгтэй хоёр хатуу бөмбөрцгийн хооронд таталцлын эсвэл түлхэлтийн хүч байгаа нь хатуу бөмбөрцөг 2-ыг эргэлдүүлдэг. Хатуу бөмбөрцөг 2-ын хөдөлгөөний өнцгийг хэмжиж, хоёр хатуу бөмбөрцөгт үйлчлэх цахилгаан хүчийг тодорхойлно.
Цахилгаан хүчд нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд
Кулон мушгиралтын тэнцвэр ашиглан хийсэн туршилтууд дээр үндэслэн хэд хэдэн зүйлийг нээжээ.
– Энэ туршилтад хоёр хатуу бөмбөлөг хоорондын зай үргэлж ижил байдаг. Хатуу бөмбөлөг 1 дээрх цахилгаан цэнэгийн хэмжээ 1, хатуу бөмбөлөг 2 дээрх цахилгаан цэнэгийн хэмжээ 1 байхад хоёр хатуу бөмбөлөгт үйлчлэх цахилгаан хүч 1 байна. Хатуу бөмбөлөг 1 дээрх цахилгаан цэнэгийн хэмжээ 2, хатуу бөмбөлөг 2 дээрх цахилгаан цэнэгийн хэмжээ 2 байхад хоёр хатуу бөмбөлөгт үйлчлэх цахилгаан хүч 4 байна. Кулон хоёр хатуу бөмбөлөгт үйлчлэх цахилгаан хүчний хэмжээ нь хоёр хатуу бөмбөлөг дээрх цэнэгийн хэмжээний үржвэртэй пропорциональ байна гэж дүгнэжээ (F ≈ q1 q2).
– Энэ туршилтад хоёр хатуу бөмбөлөг дээрх цэнэгийн хэмжээ үргэлж ижил байдаг. Хэрэв хоёр хатуу бөмбөлөг хоорондын зай 1 бол хоёр хатуу бөмбөлөг дээр үйлчлэх цахилгаан хүч 1 байна. Хэрэв хоёр хатуу бөмбөлөг хоорондын зай 2 бол хоёр хатуу бөмбөлөг дээр үйлчлэх цахилгаан хүч ¼ байна. Кулон хоёр хатуу бөмбөлөг дээр үйлчлэх цахилгаан хүчний хэмжээ нь зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна гэж дүгнэжээ (F ≈ 1 / r2)
Кулоны хууль
Кулоны хууль бол цахилгаан хүч, цахилгаан цэнэг болон цэнэгийн хоорондох зай хоорондын хамаарлыг тайлбарладаг физикийн хууль юм. Энэ хуулийг өмнөх нийтлэлд тайлбарласны дагуу Кулоны туршилтууд дээр үндэслэн томъёолсон.
Кулоны хууль цахилгаан цэнэгтэй бөөмс өөр цахилгаан цэнэгтэй бөөмд үйлчлэх хүчний хэмжээ нь хоёр бөөмийн цэнэгийн нийлбэрийн үржвэртэй шууд пропорциональ ба хоёр цахилгаан цэнэгтэй бөөмийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна гэж заасан. Энэ хүч нь хоёр бөөмийг холбосон шулуун шугамын дагуу үйлчилдэг. Хэрэв хоёр бөөмийн цахилгаан цэнэг ижил байвал цахилгаан хүч түлхэлттэй, харин хоёр бөөмийн цахилгаан цэнэг ижил биш байвал цахилгаан хүч таталттай байна.
Кулоны хуулийг математикийн тэгшитгэлээр илэрхийлж болно:
Томъёоны тайлбар:
F12 = 1-р бөөм ба 2-р бөөмийн хоорондох цахилгаан хүч
q1 = бөөмийн цэнэгийн тоо 1
q2 = 2-р бөөмийн цахилгаан цэнэгийн тоо
r12 = 1-р бөөм ба 2-р бөөмийн хоорондох зай
(унших: эпсилон тэг) = 8,854 x 10-12 C2/Нм2
k = (Кулонын тогтмол) = 9 x 109 Нм2/C2
F21 нь q цэнэгийн үйлчлэх хүч юм2 q цэнэглэлтээр1харин F12 нь q цэнэгийн үйлчлэх хүч юм1 q цэнэглэлтээр2. F21 болон F12 цэнэг q байх үед бие биенээ түлхэнэ1 ба q2 ижил төстэй бөгөөд цэнэг нь q байх үед бие биенээ татдаг1 ба q2 ижил төрөл биш.
F21 болон F12 ижил утгатай, эсрэг чиглэлтэй бөгөөд өөр өөр объектууд дээр үйлчилдэг тул эдгээр хоёр хүч нь үйлдэл-урвалын хүчний хос юм.
