కూలంబ్ నియమం

వ్యాసంలో విద్యుత్ ఛార్జ్ డాన్ విద్యుత్ ఛార్జ్ రకాలు సజాతీయ విద్యుత్ ఆవేశాలు ఒకదానికొకటి వికర్షించుకుంటాయని, విజాతీయ విద్యుత్ ఆవేశాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకుంటాయని వివరించబడింది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ధనావేశం గల వస్తువులు రుణావేశం గల వస్తువులను ఆకర్షిస్తాయి, ధనావేశం గల వస్తువులు ధనావేశం గల వస్తువులను వికర్షిస్తాయి, మరియు రుణావేశం గల వస్తువులు రుణావేశం గల వస్తువులను వికర్షిస్తాయి. ఈ దృగ్విషయం ధనావేశం గల వస్తువులపైనా మరియు రుణావేశం గల వస్తువులపైనా పనిచేసే విద్యుత్ బలం యొక్క ఉనికిని చూపిస్తుంది. విద్యుత్ ఆవేశం గల వస్తువుల మధ్య విద్యుత్ బలం యొక్క పరిమాణాన్ని ఏ కారకాలు ప్రభావితం చేస్తాయి?

ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త చార్లెస్ కూలంబ్ (1736–1806) 1780లలో, విద్యుత్ ఆవేశం గల వస్తువుల మధ్య ఉండే విద్యుత్ బలం యొక్క పరిమాణాన్ని ప్రభావితం చేసే కారకాలను పరిశోధించడానికి అనేక ప్రయోగాలను నిర్వహించారు. కూలంబ్ ఉపయోగించిన పరికరం, గురుత్వాకర్షణ స్థిరాంకాన్ని పరిశోధించడానికి కావెండిష్ ఉపయోగించిన టార్షన్ బ్యాలెన్స్ అనే పరికరాన్ని పోలి ఉంది. కూలంబ్ విద్యుత్ బలాన్ని పరిశోధించడానికి, విద్యుత్ ఆవేశం గల రెండు లోహపు గోళాలను ఉపయోగించగా, కావెండిష్ గురుత్వాకర్షణ బలాన్ని పరిశోధించడానికి, విద్యుత్ ఆవేశం లేని రెండు ద్రవ్యరాశి గోళాలను ఉపయోగించారు.

టార్క్ స్కేల్ ఎలా పనిచేస్తుంది  

 
టార్క్ స్కేల్ పనిచేసే విధానం విషయ వస్తువుకు సంబంధించినది. టార్క్ లేదా బలభ్రమణం అధ్యాయంలో భ్రమణ గతిశాస్త్రం.
ఘన బంతిపై ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశం గాలికి బదిలీ కాకుండా నిరోధించడానికి, టార్షన్ బ్యాలెన్స్‌లోని ప్రదేశం శూన్యంగా ఉంటుంది. ఘన బంతిపై ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క పరిమాణాన్ని ఈ క్రింది పద్ధతిని ఉపయోగించి నిర్ధారిస్తారు. ప్రారంభంలో, ఘన బంతి A ను వాహనం లేదా ఘర్షణ ద్వారా విద్యుత్ ఆవేశం కలిగేలా చేస్తారు. విద్యుత్ ఆవేశం పొందిన ఘన బంతి A యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం, ఇంకా తటస్థంగా ఉన్న ఘన బంతి B యొక్క విద్యుత్ ఆవేశంతో సమానంగా విభజించబడే వరకు, దానిని ఒక విద్యుత్ వాహకం ద్వారా ఘన బంతి A కు కలుపుతారు. ఒకవేళ ఘన బంతి A యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం ½ అయితే, అప్పుడు ఘన బంతి B యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం కూడా ½ అవుతుంది. తరువాత, ఘన బంతి B యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం, ఘన బంతి C యొక్క విద్యుత్ ఆవేశంతో సమానంగా విభజించబడే వరకు, ఘన బంతి B మరియు ఘన బంతి C లను ఒక విద్యుత్ వాహకంతో కలుపుతారు. ఒకవేళ ఘన బంతి B యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం ¼ అయితే, అప్పుడు ఘన బంతి C యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం కూడా ¼ అవుతుంది. ఈ విధంగా ఘన బంతి 1 మరియు ఘన బంతి 2 యొక్క విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క పరిమాణం మరియు విద్యుత్ ఆవేశం యొక్క రకం కనుగొనబడతాయి.

ఘన గోళం 1 మరియు ఘన గోళం 2 విద్యుత్ ఆవేశం కలిగి ఉంటాయి. ఆ రెండు గోళాలకు ఒకే రకమైన విద్యుత్ ఆవేశం ఉంటే అవి ఒకదానికొకటి వికర్షించుకుంటాయి, లేదా వేర్వేరు విద్యుత్ ఆవేశాలు ఉంటే ఆకర్షించుకుంటాయి. విద్యుత్ ఆవేశం గల ఈ రెండు ఘన గోళాల మధ్య ఆకర్షణ లేదా వికర్షణ బలం ఉండటం వలన ఘన గోళం 2 భ్రమణం చెందుతుంది. ఆ రెండు ఘన గోళాలపై పనిచేసే విద్యుత్ బలాన్ని నిర్ధారించడానికి, ఘన గోళం 2 యొక్క ప్రయాణ కోణాన్ని కొలుస్తారు.

విద్యుత్ శక్తిని ప్రభావితం చేసే కారకాలు

టార్షన్ బ్యాలెన్స్ ఉపయోగించి నిర్వహించిన ప్రయోగాల ఆధారంగా, కూలంబ్ అనేక విషయాలను కనుగొన్నాడు.
– ఈ ప్రయోగంలో, రెండు ఘన గోళాల మధ్య దూరం ఎల్లప్పుడూ ఒకే విధంగా ఉంటుంది. ఘన గోళం 1 పై విద్యుత్ ఆవేశం 1 మరియు ఘన గోళం 2 పై విద్యుత్ ఆవేశం 1 అయినప్పుడు, రెండు ఘన గోళాలపై పనిచేసే విద్యుత్ బలం 1 అవుతుంది. ఘన గోళం 1 పై విద్యుత్ ఆవేశం 2 మరియు ఘన గోళం 2 పై విద్యుత్ ఆవేశం 2 అయినప్పుడు, రెండు ఘన గోళాలపై పనిచేసే విద్యుత్ బలం 4 అవుతుంది. రెండు ఘన గోళాలపై పనిచేసే విద్యుత్ బలం యొక్క పరిమాణం, ఆ రెండు ఘన గోళాలపై ఉన్న ఆవేశాల పరిమాణాల లబ్ధానికి అనుపాతంలో ఉంటుందని కూలంబ్ నిర్ధారించాడు (F ≈ q).₁ q₂).
– ఈ ప్రయోగంలో, రెండు ఘన గోళాలపై ఉండే ఆవేశం ఎల్లప్పుడూ సమానంగా ఉంటుంది. ఆ రెండు ఘన గోళాల మధ్య దూరం 1 అయితే, వాటిపై పనిచేసే విద్యుత్ బలం 1 అవుతుంది. వాటి మధ్య దూరం 2 అయితే, వాటిపై పనిచేసే విద్యుత్ బలం ¼ అవుతుంది. రెండు ఘన గోళాలపై పనిచేసే విద్యుత్ బలం యొక్క పరిమాణం దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని కూలంబ్ నిర్ధారించాడు (F ≈ 1 / r²).²)

కూలంబ్ నియమం

కూలంబ్ నియమం అనేది విద్యుత్ బలం, విద్యుత్ ఆవేశం మరియు ఆవేశాల మధ్య దూరం మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని వివరించే ఒక భౌతిక శాస్త్ర నియమం. గత వ్యాసంలో వివరించినట్లుగా, ఈ నియమాన్ని కూలంబ్ ప్రయోగాల ఆధారంగా రూపొందించారు.

కూలంబ్ నియమం ఒక విద్యుత్ ఆవేశిత కణం మరొక విద్యుత్ ఆవేశిత కణంపై ప్రయోగించే బలం యొక్క పరిమాణం, ఆ రెండు కణాల ఆవేశాల మొత్తం యొక్క లబ్ధానికి అనులోమానుపాతంలో మరియు ఆ రెండు విద్యుత్ ఆవేశిత కణాల మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఇది పేర్కొంటుంది. ఈ బలం ఆ రెండు కణాలను కలిపే సరళ రేఖ వెంబడి పనిచేస్తుంది. రెండు కణాల విద్యుత్ ఆవేశాలు సమానంగా ఉంటే విద్యుత్ బలం వికర్షణగా ఉంటుంది మరియు రెండు కణాల విద్యుత్ ఆవేశాలు సమానంగా లేకపోతే విద్యుత్ బలం ఆకర్షణగా ఉంటుంది.

కూలంబ్ నియమాన్ని ఈ గణిత సమీకరణంలో వ్యక్తపరచవచ్చు:
ఫార్ములా వివరణ:
F₁₂ = కణం 1 మరియు కణం 2 మధ్య విద్యుత్ బలం
q₁ = కణ ఛార్జీల సంఖ్య 1
q₂ కణం 2 యొక్క విద్యుత్ ఆవేశాల సంఖ్య
r₁₂ = కణం 1 మరియు కణం 2 మధ్య దూరం
(చదవండి: ఎప్సిలాన్ సున్నా) = 8,854 x 10^-12 C²/ఎన్ఎమ్²
k = (కూలంబ్ స్థిరాంకం) = 9 x 10⁹ ఎన్ఎమ్ల²/C²
F₂₁ q ఆవేశం ద్వారా ప్రయోగించబడిన బలం₂ q ఛార్జ్ వద్ద₁అయితే F₁₂ q ఆవేశం ద్వారా ప్రయోగించబడిన బలం₁ q ఛార్జ్ వద్ద₂. F₂₁ మరియు F₁₂ ఆవేశం q అయినప్పుడు అవి ఒకదానికొకటి వికర్షించుకుంటాయి₁ మరియు q₂ ఆవేశం q అయినప్పుడు సారూప్యమైనవి ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకుంటాయి₁ మరియు q₂ ఒకే రకం కాదు.
F₂₁ మరియు F₁₂ ఈ రెండు బలాలు ఒకే విలువను కలిగి ఉండి, వ్యతిరేక దిశలో పనిచేస్తూ, వేర్వేరు వస్తువులపై పనిచేస్తాయి కాబట్టి, ఇవి ఒక చర్య-ప్రతిచర్య బల జత.