У чланку о електрични набој dan врсте електричног наелектрисања Објашњава се да се једнонаелектрисана наелектрисања одбијају, док се различита наелектрисања привлаче. Другим речима, позитивно наелектрисани објекти привлаче негативно наелектрисане објекте, позитивно наелектрисани објекти одбијају позитивно наелектрисане објекте, а негативно наелектрисани објекти одбијају негативно наелектрисане објекте. Ова појава показује постојање електричне силе која делује на позитивно наелектрисане објекте и негативно наелектрисане објекте. Који фактори утичу на величину електричне силе између електрично наелектрисаних објеката?
Француски физичар Шарл Кулон (1736–1806) спровео је низ експеримената током 1780-их како би истражио факторе који утичу на величину електричне силе између електрично наелектрисаних објеката. Апарат који је користио Кулон био је сличан оном који је Кевендиш користио за испитивање гравитационе константе, названом торзиона вага. Кулон је истраживао електричну силу, па је користио две електрично наелектрисане металне кугле, док је Кевендиш истраживао гравитациону силу, па је користио две неелектрично наелектрисане кугле масе.
Како функционише скала обртног момента
Како скала обртног момента функционише повезано је са предметом обртни момент или момент силе у поглављу ротациона динамика.
Простор у торзионој ваги је вакуум како би се спречило да се електрично наелектрисање са чврсте кугле пренесе у ваздух. Одређивање количине електричног наелектрисања на чврстој кугли врши се следећим методом. У почетку, чврста кугла А се електрично наелектрише проводљивошћу или трењем. Чврста кугла А, која је електрично наелектрисана, повезана је са чврстом куглом Б, која је још увек неутрална, помоћу електричног проводника док се електрично наелектрисање чврсте кугле А не подели равномерно са чврстом куглом Б. Ако је количина електричног наелектрисања чврсте кугле А ½, онда је количина електричног наелектрисања чврсте кугле Б ½. Затим, чврста кугла Б и чврста кугла Ц се повезују електричним проводником док се електрично наелектрисање чврсте кугле Б не подели равномерно са чврстом куглом Ц. Ако је количина електричног наелектрисања чврсте кугле Б ¼, онда је количина електричног наелектрисања чврсте кугле Ц ¼. Количина електричног наелектрисања и врста електричног наелектрисања чврсте кугле 1 и чврсте кугле 2 се добијају на овај начин.
Чврста сфера 1 и чврста сфера 2 су електрично наелектрисане тако да се две чврсте сфере одбијају једна од друге ако две сфере имају исто електрично наелектрисање или се привлаче ако две сфере имају различито електрично наелектрисање. Постојање привлачне или одбојне силе између две електрично наелектрисане чврсте сфере узрокује ротацију чврсте сфере 2. Угао кретања чврсте сфере 2 се мери да би се одредила електрична сила која делује на две чврсте сфере.
Фактори који утичу на електричну силу
На основу експеримената спроведених коришћењем торзионе ваге, Кулон је открио неколико ствари.
– У овом експерименту, растојање између две чврсте кугле је увек исто. Када је количина електричног наелектрисања на чврстој кугли 1 једнака 1 и количина електричног наелектрисања на чврстој кугли 2 једнака 1, онда је електрична сила која делује на обе чврсте кугле једнака 1. Када је количина електричног наелектрисања на чврстој кугли 1 једнака 2 и количина електричног наелектрисања на чврстој кугли 2 једнака 2, онда је електрична сила која делује на обе чврсте кугле једнака 4. Кулон је закључио да је величина електричне силе која делује на обе чврсте кугле пропорционална производу количине наелектрисања на обе чврсте кугле (F ≈ q1 q2).
– У овом експерименту, количина наелектрисања на обе чврсте кугле је увек иста. Ако је растојање између две чврсте кугле 1, онда је електрична сила која делује на обе чврсте кугле једнака 1. Ако је растојање између две чврсте кугле 2, онда је електрична сила која делује на обе чврсте кугле једнака ¼. Кулон је закључио да је величина електричне силе која делује на обе чврсте кугле обрнуто пропорционална квадрату растојања (F ≈ 1 / r2)
Кулонов закон
Кулонов закон је закон физике који објашњава везу између електричне силе, електричног наелектрисања и растојања између наелектрисања. Овај закон је формулисан на основу Кулонових експеримената, као што је објашњено у претходном чланку.
Кулонов закон наводи да је величина силе коју електрично наелектрисана честица делује на другу електрично наелектрисану честицу директно пропорционална производу збира наелектрисања две честице и обрнуто пропорционална квадрату растојања између две електрично наелектрисане честице. Ова сила делује дуж праве линије која спаја две честице. Електрична сила је одбојна ако су електрична наелектрисања две честице иста, а електрична сила је привлачна ако електрична наелектрисања две честице нису иста.
Кулонов закон се може изразити математичком једначином:
Опис формуле:
F12 = електрична сила између честице 1 и честице 2
q1 = број наелектрисања честица 1
q2 = број електричних наелектрисања честице 2
r12 = растојање између честице 1 и честице 2
(читај: епсилон нула) = 8,854 x 10-КСНУМКС C2/Нм2
k = (Кулонова константа) = 9 x 109 Нм2/C2
F21 је сила коју делује наелектрисање q2 при наелектрисању q1, док је Ф12 је сила коју делује наелектрисање q1 при наелектрисању q2. Ф21 и Ф12 одбијају се када је наелектрисање q1 и q2 сличне су и привлаче се када је наелектрисање q1 и q2 није исти тип.
F21 и Ф12 имају исту вредност, супротан смер и делују на различите објекте, стога су ове две силе пар сила акције и реакције.
