Sheria ya Coulomb

Makala kuhusu sheria ya Coulomb

Katika makala kuhusu chaji ya umeme na aina za chaji za umeme, ilielezea kwamba chaji kama hizo hurudishana huku tofauti na chaji zikivutiana. Kwa maneno mengine, vitu vyenye chaji chanya huvutia vitu vyenye chaji hasi, vitu vyenye chaji chanya hurudisha vitu vyenye chaji chanya, na vitu vyenye chaji hasi hurudisha vitu vyenye chaji hasi. Tukio hili linaonyesha kuwepo kwa nguvu za umeme zinazofanya kazi kwenye vitu vyenye chaji chanya na vitu vyenye chaji hasi. Ni mambo gani yanayoathiri nguvu ya umeme kati ya vitu vyenye chaji chanya?

Mwanafizikia wa Kifaransa Charles Coulomb (1736-1806) alifanya mfululizo wa majaribio katika miaka ya 1780 ili kuchunguza mambo yanayoathiri ukubwa wa nguvu ya umeme kati ya vitu vinavyochajiwa kwa umeme. Kifaa kinachotumiwa na Coulomb kinafanana na kifaa kinachotumiwa na Cavendish kuchunguza kigezo cha uvutano, kinachoitwa usawa wa torsion. Coulomb alichunguza nguvu ya umeme, kwa hivyo alitumia mipira miwili ya chuma inayochajiwa kwa umeme, huku Cavendish akichunguza nguvu ya uvutano, kwa hivyo alitumia mipira miwili ya uzito ambayo haikuwa na chaji ya umeme.

Mambo yanayoathiri nguvu ya umeme

Kulingana na majaribio yaliyofanywa kwa kutumia usawa wa msokoto, Coulomb aligundua mambo kadhaa.

– Katika jaribio hili, umbali kati ya mipira miwili imara huwa sawa kila wakati. Wakati kiasi cha chaji ya umeme kwenye mpira imara 1 ni 1, na kiasi cha chaji ya umeme kwenye mpira imara 2 ni moja, basi nguvu ya umeme inayofanya kazi kwenye mipira yote miwili imara ni 1.

matokeo ya ukubwa wa chaji kwenye moja, Q ₁ , huzidi ukubwa wa chaji kwenye nyingine, Q ₂ (F ≈ q ₁ q ₂ ).

– Katika jaribio hili, idadi ya chaji kwenye mipira yote miwili imara huwa sawa kila wakati. Ikiwa umbali kati ya mipira miwili imara ni mmoja, basi nguvu ya umeme inayofanya kazi kwenye mipira yote miwili imara ni 1. Ikiwa umbali kati ya mipira miwili imara ni miwili, basi nguvu ya umeme inayofanya kazi kwenye mipira yote miwili imara ni ¼. Coulomb alihitimisha kwamba ukubwa wa nguvu ya umeme inayofanya kazi kwenye mipira yote miwili imara ni sawia kinyume na mraba wa umbali (F ≈ 1 / r ² )

Sheria ya Coulomb

Sheria ya Coulomb ni mojawapo ya sheria za fizikia zinazoelezea uhusiano kati ya nguvu ya umeme, chaji ya umeme na umbali kati ya chaji za umeme. Sheria hii iliundwa kulingana na majaribio yaliyofanywa na Coulomb kama ilivyoelezwa katika makala iliyotangulia.

Sheria ya Coulomb inasema kwamba ukubwa wa nguvu inayotolewa na chembe iliyochajiwa kwa umeme kwa chembe nyingine iliyochajiwa kwa umeme ni sawia moja kwa moja

matokeo ya kuzidisha, chaji za chembe zote mbili na sawia kinyume na mraba wa umbali kati ya chembe zote mbili. Nguvu hii hufanya kazi pamoja na mstari ulionyooka unaounganisha chembe hizo mbili. Chembe zenye chaji zinazofanana hurudishana, huku chembe zenye chaji zisizofanana zikivutiana.

Sheria ya Coulomb inaweza kuonyeshwa katika milinganyo ya hisabati:

F ₁₂ = nguvu ya umeme kati ya chembe 1 na chembe 2

q ₁ = kiasi cha chaji za umeme za chembe 1

q ₂ = kiasi cha chaji za umeme za chembe 2

r ₁₂ = umbali kati ya chembe 1 na chembe 2

F ₂₁ ni nguvu inayotolewa na chaji ya q ₂ kwenye chaji ya q ₁ , huku F ₁₂ ikiwa ni nguvu inayotolewa na chaji ya q ₁ kwenye chaji ya q _2. F ₂₁ na F ₁₂ hurudishana wakati aina za chaji za q ₁ na q ₂ hazifanani, na huvutiana wakati aina za chaji za q ₁ na q ₂ hazifanani.

F ₂₁ na F ₁₂ zina ukubwa sawa, mwelekeo tofauti na hufanya kazi kwenye vitu tofauti, kwa hivyo nguvu hizi zote mbili ni jozi ya nguvu za mmenyuko-kitendo.