В статье о электрический заряд Дан типы электрического заряда Объясняется, что одноимённые электрические заряды отталкиваются друг от друга, а разноимённые — притягиваются. Другими словами, положительно заряженные объекты притягивают отрицательно заряженные объекты, положительно заряженные объекты отталкивают положительно заряженные объекты, а отрицательно заряженные объекты отталкивают отрицательно заряженные объекты. Это явление демонстрирует существование электрической силы, действующей на положительно и отрицательно заряженные объекты. Какие факторы влияют на величину электрической силы между электрически заряженными объектами?
Французский физик Шарль Кулон (1736–1806) в 1780-х годах провел серию экспериментов, чтобы исследовать факторы, влияющие на величину электрической силы между электрически заряженными объектами. Аппарат, использованный Кулоном, был похож на тот, который Кавендиш использовал для исследования гравитационной постоянной, — крутильные весы. Кулон исследовал электрическую силу, поэтому он использовал два электрически заряженных металлических шара, а Кавендиш исследовал гравитационную силу, поэтому он использовал два неэлектрически заряженных шара массой .
Как работает шкала крутящего момента
Принцип работы шкалы крутящего момента зависит от предмета исследования. крутящий момент или момент силы в главе вращательная динамика.
В торсионных весах пространство заполнено вакуумом, чтобы предотвратить передачу электрического заряда с твердого шарика в воздух. Определение величины электрического заряда на твердом шарике производится следующим методом. Сначала твердый шарик А электрически заряжается за счет проводимости или трения. Заряженный электрически шарик А соединяется с нейтральным твердым шариком В с помощью электрического проводника до тех пор, пока электрический заряд шарика А не разделится поровну с зарядом шарика В. Если величина электрического заряда шарика А равна ½, то величина электрического заряда шарика В равна ½. Затем твердые шарики В и С соединяются электрическим проводником до тех пор, пока электрический заряд шарика В не разделится поровну с зарядом шарика С. Если величина электрического заряда шарика В равна ¼, то величина электрического заряда шарика С равна ¼. Таким образом определяется величина электрического заряда и тип электрического заряда твердых шариков 1 и 2.
Твердые сферы 1 и 2 электрически заряжены, так что они отталкиваются друг от друга, если имеют одинаковый электрический заряд, или притягиваются, если имеют разные электрические заряды. Наличие силы притяжения или отталкивания между двумя электрически заряженными твердыми сферами приводит к вращению твердой сферы 2. Угол поворота твердой сферы 2 измеряется для определения электрической силы, действующей на две твердые сферы.
Факторы, влияющие на электрическую силу
В ходе экспериментов с использованием крутильных весов Кулон обнаружил несколько вещей.
– В этом эксперименте расстояние между двумя твердыми шарами всегда одинаково. Когда величина электрического заряда на твердом шаре 1 равна 1, а величина электрического заряда на твердом шаре 2 равна 1, то электрическая сила, действующая на оба твердых шара, равна 1. Когда величина электрического заряда на твердом шаре 1 равна 2, а величина электрического заряда на твердом шаре 2 равна 2, то электрическая сила, действующая на оба твердых шара, равна 4. Кулон пришел к выводу, что величина электрической силы, действующей на оба твердых шара, пропорциональна произведению величин заряда на обоих твердых шарах (F ≈ q).1 q2).
– В этом эксперименте величина заряда на обоих твердых шарах всегда одинакова. Если расстояние между двумя твердыми шарами равно 1, то электрическая сила, действующая на оба твердых шара, равна 1. Если расстояние между двумя твердыми шарами равно 2, то электрическая сила, действующая на оба твердых шара, равна ¼. Кулон пришел к выводу, что величина электрической силы, действующей на оба твердых шара, обратно пропорциональна квадрату расстояния (F ≈ 1 / r).2)
Закон Кулона
Закон Кулона — это закон физики, объясняющий взаимосвязь между электрической силой, электрическим зарядом и расстоянием между зарядами. Этот закон был сформулирован на основе экспериментов Кулона, как объяснялось в предыдущей статье.
Закон Кулона Утверждается, что величина силы, действующей со стороны одной электрически заряженной частицы на другую электрически заряженную частицу, прямо пропорциональна произведению сумм зарядов двух частиц и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта сила действует вдоль прямой линии, соединяющей две частицы. Электрическая сила является отталкивающей, если электрические заряды двух частиц одинаковы, и электрической силой является притягивающей, если электрические заряды двух частиц не одинаковы.
Закон Кулона можно выразить математическим уравнением:
Описание формулы:
F12 = электрическая сила между частицей 1 и частицей 2
q1 = количество зарядов частиц 1
q2 = число электрических зарядов частицы 2
r12 = расстояние между частицей 1 и частицей 2
(читается: эпсилон ноль) = 8,854 x 10-12 C2/ Нм2
k = (постоянная Кулона) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 — это сила, оказываемая зарядом q.2 при заряде q1, в то время как F12 — это сила, оказываемая зарядом q.1 при заряде q2, F21 и Ф12 отталкиваются друг от друга, когда заряд равен q.1 и q2 Они похожи друг на друга и притягиваются, когда заряд равен q.1 и q2 не того же типа.
F21 и Ф12 Имеют одинаковое значение, противоположное направление и действуют на разные объекты, поэтому эти две силы образуют пару сил действия и противодействия.
