Coulombov zakon

Članek o Coulombovem zakonu

V članku o električnem naboju in vrstah električnih nabojev je pojasnjeno, da se enaki naboji odbijajo, medtem ko se različni naboji privlačijo. Z drugimi besedami, pozitivno nabiti predmeti privlačijo negativno nabite predmete, pozitivno nabiti predmeti odbijajo pozitivno nabite predmete, negativno nabiti predmeti pa odbijajo negativno nabite predmete. Ta dogodek kaže na obstoj električnih sil, ki delujejo na pozitivno in negativno nabite predmete. Kateri dejavniki vplivajo na električna sila med električno nabitimi predmeti?

Francoski fizik Charles Coulomb (1736–1806) je v osemdesetih letih 1780. stoletja izvedel vrsto poskusov, s katerimi je raziskoval dejavnike, ki vplivajo na velikost električne sile med električno nabitimi predmeti. Naprava, ki jo je uporabljal Coulomb, je podobna napravi, ki jo je Cavendish uporabljal za raziskovanje gravitacijske konstante, imenovani torzijska tehtnica. Coulomb je raziskoval silo elektrike, zato je uporabil dve električno nabiti kovinski krogli, Cavendish pa silo gravitacije, zato je uporabil dve krogli z maso, ki nista bili električno nabiti.

Dejavniki, ki vplivajo na električno silo

Coulomb je na podlagi poskusov, izvedenih s torzijsko tehtnico, odkril več stvari.

– V tem poskusu je razdalja med dvema trdnima kroglama vedno enaka. Ko je količina električnega naboja na trdni krogli 1 enaka 1 in količina električnega naboja na trdni krogli 2 enaka ena, potem je električna sila, ki deluje na obe trdni krogli, enaka 1. Ko je količina električnega naboja na trdni krogli 1 enaka 2 in količina električnega naboja na trdni krogli 2 enaka dva, potem je električna sila, ki deluje na obe trdni krogli, enaka 4.

produkt velikosti naboja na eni, Q₁, pomnoženo z velikostjo naboja na drugi strani, Q₂ (F ≈ q₁ q₂).

– V tem poskusu je število nabojev na obeh trdnih kroglah vedno enako. Če je razdalja med trdnima kroglama ena, potem je električna sila, ki deluje na obe trdni krogli, enaka 1. Če je razdalja med trdnima kroglama dve, potem je električna sila, ki deluje na obe trdni krogli, enaka ¼. Coulomb je zaključil, da je velikost električne sile, ki deluje na obe trdni krogli, obratno sorazmerna s kvadratom razdalje (F ≈ 1 / r²)

Coulombov zakon

Coulombov zakon je eden od fizikalnih zakonov, ki pojasnjuje razmerje med silo elektrike, električnim nabojem in razdaljo med električnima nabojema. Ta zakon je bil oblikovan na podlagi poskusov, ki jih je izvedel Coulomb kot je opisano v prejšnjem članku.

Coulombov zakon pravi, da je velikost sile, ki jo električno nabit delec izvaja na drug električno nabit delec, premo sorazmerna

produkt množenja nabojev obeh delcev in obratno sorazmeren s kvadratom razdalje med delcema. Ta sila deluje vzdolž premice, ki povezuje oba delca. Delci z enakimi naboji se odbijajo, delci z različnimi naboji pa se privlačijo.

Coulombov zakon lahko izrazimo z matematičnimi enačbami:

F₁₂ = električna sila med delcem 1 in delcem 2

q₁ = količina električnih nabojev delca 1

q₂ = količina električnih nabojev delca 2

r₁₂ = razdalja med delcem 1 in delcem 2

F₂₁ je sila, ki jo izvaja naboj q₂ na podlagi obtožbe q₁, medtem ko je F₁₂ je sila, ki jo izvaja naboj q₁ na podlagi obtožbe q₂. F₂₁ in F₁₂ odbijajo se, ko se vrste nabojev q₁ in q₂ niso enaki in se privlačijo, ko so vrste nabojev q₁ in q₂ niso enaki.

F₂₁ in F₁₂ imata enako velikost, nasprotno smer in delujeta na različna telesa, zato sta obe sili par akcijsko-reakcijskih sil.