Në artikullin rreth ngarkesë elektrike bovë llojet e ngarkesës elektrike Shpjegohet se ngarkesat elektrike të ngjashme shtyjnë njëra-tjetrën, ndërsa ngarkesat elektrike të ndryshme tërheqin njëra-tjetrën. Me fjalë të tjera, objektet e ngarkuara pozitivisht tërheqin objekte të ngarkuara negativisht, objektet e ngarkuara pozitivisht shtyjnë objekte të ngarkuara pozitivisht dhe objektet e ngarkuara negativisht shtyjnë objekte të ngarkuara negativisht. Ky fenomen tregon ekzistencën e një force elektrike që vepron mbi objekte të ngarkuara pozitivisht dhe objekte të ngarkuara negativisht. Cilët faktorë ndikojnë në madhësinë e forcës elektrike midis objekteve të ngarkuara elektrikisht?
Fizikani francez Charles Coulomb (1736–1806) kreu një seri eksperimentesh në vitet 1780 për të hetuar faktorët që ndikojnë në madhësinë e forcës elektrike midis objekteve të ngarkuara elektrikisht. Aparatura e përdorur nga Coulomb ishte e ngjashme me atë që Cavendish përdori për të hetuar konstanten gravitacionale, e quajtur balancim torsioni. Coulomb hetoi forcën elektrike, prandaj ai përdori dy topa metalikë të ngarkuar elektrikisht, ndërsa Cavendish hetoi forcën gravitacionale, prandaj ai përdori dy topa mase jo të ngarkuar elektrikisht.
Si funksionon një shkallë çift rrotullues
Mënyra se si funksionon një shkallë çift rrotullues lidhet me temën çift rrotullues ose moment force në kapitull dinamika rrotulluese.
Hapësira në balancën e torsionit është vakum për të parandaluar transferimin e ngarkesës elektrike në topin e ngurtë në ajër. Përcaktimi i sasisë së ngarkesës elektrike në topin e ngurtë bëhet duke përdorur metodën e mëposhtme. Fillimisht, topi i ngurtë A ngarkohet elektrikisht nëpërmjet përçueshmërisë ose fërkimit. Topi i ngurtë A i cili është ngarkuar elektrikisht lidhet me topin e ngurtë B i cili është ende neutral duke përdorur një përçues elektrik derisa ngarkesa elektrike e topit të ngurtë A të ndahet në mënyrë të barabartë me topin e ngurtë B. Nëse sasia e ngarkesës elektrike të topit të ngurtë A është ½, atëherë sasia e ngarkesës elektrike të topit të ngurtë B është ½. Më pas, topi i ngurtë B dhe topi i ngurtë C lidhen me një përçues elektrik derisa ngarkesa elektrike e topit të ngurtë B të ndahet në mënyrë të barabartë me topin e ngurtë C. Nëse sasia e ngarkesës elektrike të topit të ngurtë B është ¼, atëherë sasia e ngarkesës elektrike të topit të ngurtë C është ¼. Sasia e ngarkesës elektrike dhe lloji i ngarkesës elektrike të topit të ngurtë 1 dhe topit të ngurtë 2 merren në këtë mënyrë.
Sfera e ngurtë 1 dhe sfera e ngurtë 2 janë të ngarkuara elektrikisht në mënyrë që dy sferat e ngurta të shtyjnë njëra-tjetrën nëse dy sferat kanë të njëjtën ngarkesë elektrike ose të tërheqin njëra-tjetrën nëse dy sferat kanë ngarkesa të ndryshme elektrike. Ekzistenca e një force tërheqëse ose shtytëse midis dy sferave të ngurta të ngarkuara elektrikisht bën që sfera e ngurtë 2 të rrotullohet. Këndi i lëvizjes së sferës së ngurtë 2 matet për të përcaktuar forcën elektrike që vepron mbi dy sferat e ngurta.
Faktorët që ndikojnë në forcën elektrike
Bazuar në eksperimentet e kryera duke përdorur një peshore rrotulluese, Kulombi zbuloi disa gjëra.
– Në këtë eksperiment, distanca midis dy topave të ngurtë është gjithmonë e njëjtë. Kur sasia e ngarkesës elektrike në topin e ngurtë 1 është 1 dhe sasia e ngarkesës elektrike në topin e ngurtë 2 është 1, atëherë forca elektrike që vepron mbi të dy topat e ngurtë është 1. Kur sasia e ngarkesës elektrike në topin e ngurtë 1 është 2 dhe sasia e ngarkesës elektrike në topin e ngurtë 2 është 2, atëherë forca elektrike që vepron mbi të dy topat e ngurtë është 4. Kulombi arriti në përfundimin se madhësia e forcës elektrike që vepron mbi të dy topat e ngurtë është proporcionale me produktin e sasisë së ngarkesës në të dy topat e ngurtë (F ≈ q1 q2).
– Në këtë eksperiment, sasia e ngarkesës në të dy topat e ngurtë është gjithmonë e njëjtë. Nëse distanca midis dy topave të ngurtë është 1, atëherë forca elektrike që vepron mbi të dy topat e ngurtë është 1. Nëse distanca midis dy topave të ngurtë është 2, atëherë forca elektrike që vepron mbi të dy topat e ngurtë është ¼. Kulombi arriti në përfundimin se madhësia e forcës elektrike që vepron mbi të dy topat e ngurtë është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës (F ≈ 1 / r2)
Ligji i Kulombit
Ligji i Kulombit është një ligj i fizikës që shpjegon marrëdhënien midis forcës elektrike, ngarkesës elektrike dhe distancës midis ngarkesave. Ky ligj u formulua bazuar në eksperimentet e Kulombit, siç u shpjegua në artikullin e mëparshëm.
Ligji i Kulombit pohon se madhësia e forcës së ushtruar nga një grimcë e ngarkuar elektrikisht mbi një grimcë tjetër të ngarkuar elektrikisht është drejtpërdrejt proporcionale me prodhimin e shumës së ngarkesave të dy grimcave dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës midis dy grimcave të ngarkuara elektrikisht. Kjo forcë vepron përgjatë një vije të drejtë që lidh dy grimcat. Forca elektrike është shtytëse nëse ngarkesat elektrike të dy grimcave janë të njëjta dhe forca elektrike është tërheqëse nëse ngarkesat elektrike të dy grimcave nuk janë të njëjta.
Ligji i Kulombit mund të shprehet në ekuacionin matematik:
Përshkrimi i formulës:
F12 = forca elektrike midis grimcës 1 dhe grimcës 2
q1 = numri i ngarkesave të grimcave 1
q2 = numri i ngarkesave elektrike të grimcës 2
r12 = distanca midis grimcës 1 dhe grimcës 2
(lexo: epsilon zero) = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = (konstantja e Kulombit) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 është forca e ushtruar nga ngarkesa q2 me pagesë q1, ndërsa F12 është forca e ushtruar nga ngarkesa q1 me pagesë q2. F.21 dhe F12 shtyjnë njëri-tjetrin kur ngarkesa është q1 dhe q2 të ngjashme dhe tërheqin njëra-tjetrën kur ngarkesa është q1 dhe q2 jo i të njëjtit lloj.
F21 dhe F12 kanë të njëjtën vlerë, drejtim të kundërt dhe veprojnë mbi objekte të ndryshme, prandaj këto dy forca janë një çift forcash veprim-reagim.
