אין דעם אַרטיקל וועגן עלעקטרישע אָפּצאָל און טיפּן פון עלעקטרישע אָפּצאָל עס ווערט דערקלערט אז גלייכע עלעקטרישע לאדונגען שטויסן זיך אפ איינע די אנדערע, בשעת נישט-גלייכבארע עלעקטרישע לאדונגען ציען זיך אפ איינע די אנדערע. מיט אנדערע ווערטער, פאזיטיוו-געלאדענע אביעקטן ציען צו נעגאטיוו-געלאדענע אביעקטן, פאזיטיוו-געלאדענע אביעקטן שטויסן אפ פאזיטיוו-געלאדענע אביעקטן, און נעגאטיוו-געלאדענע אביעקטן שטויסן אפ נעגאטיוו-געלאדענע אביעקטן. די דערשיינונג ווייזט די עקזיסטענץ פון אן עלעקטרישע קראפט וואס ווירקט אויף פאזיטיוו-געלאדענע אביעקטן און נעגאטיוו-געלאדענע אביעקטן. וועלכע פאקטארן באאיינפלוסן די גרייס פון דער עלעקטרישער קראפט צווישן עלעקטריש-געלאדענע אביעקטן?
דער פראנצויזישער פיזיקער טשאַרלס קולאָמב (1736–1806) האָט דורכגעפירט אַ סעריע עקספּערימענטן אין די 1780ער יאָרן צו אויספאָרשן די פאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף דער גרייס פון דער עלעקטרישער קראַפט צווישן עלעקטריש געלאָדענע אָביעקטן. דער אַפּאַראַט וואָס קולאָמב האָט גענוצט איז געווען ענלעך צו דעם וואָס קאַווענדיש האָט גענוצט צו אויספאָרשן די גראַוויטאַציאָנעלע קאָנסטאַנטע, גערופן אַ טאָרסיאָן באַלאַנס. קולאָמב האָט אויסגעפאָרשט די עלעקטרישע קראַפט, דעריבער האָט ער גענוצט צוויי עלעקטריש געלאָדענע מעטאַלנע באַלן, בשעת קאַווענדיש האָט אויסגעפאָרשט די גראַוויטאַציאָנעלע קראַפט, דעריבער האָט ער גענוצט צוויי נישט-עלעקטריש געלאָדענע באַלן פון מאַסע.
ווי אַ טאָרק וואָג אַרבעט
ווי אזוי א טאָרק וואָג אַרבעט איז פֿאַרבונדן מיטן ענין דריימאָמענט אָדער מאָמענט פון קראַפט אין קאפיטל ראָטאַציע דינאַמיק.
דער פּלאַץ אין דער טאָרסיאָן באַלאַנס איז וואַקוום צו פאַרהיטן די עלעקטרישע לאַדונג אויף דעם האַרטן באַל פון איבערגיין צו דער לופט. באַשטימונג פון דער מאָס עלעקטרישער לאַדונג אויף דעם האַרטן באַל ווערט געטאָן מיט דער פאלגענדער מעטאָדע. אָנהייב, ווערט דער האַרטער באַל A עלעקטריש אָנגעלאָדן דורך קאַנדאַקשאַן אָדער רייַבונג. דער האַרטער באַל A, וואָס איז געוואָרן עלעקטריש אָנגעלאָדן, ווערט פארבונדן צום האַרטן באַל B, וואָס איז נאָך אַלץ נייטראַל, מיט אַן עלעקטרישן קאַנדאַקטאָר, ביז די עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל A איז גלייך צעטיילט מיט דעם האַרטן באַל B. אויב די מאָס עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל A איז ½, דאַן איז די מאָס עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל B ½. דערנאָך, ווערן דער האַרטער באַל B און דער האַרטער באַל C פארבונדן מיט אַן עלעקטרישן קאַנדאַקטאָר ביז די עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל B איז גלייך צעטיילט מיט דעם האַרטן באַל C. אויב די מאָס עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל B איז ¼, דאַן איז די מאָס עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל C ¼. די מאָס עלעקטרישע לאַדונג און דער טיפּ עלעקטרישע לאַדונג פון דעם האַרטן באַל 1 און דעם האַרטן באַל 2 ווערן באַקומען אויף דעם וועג.
האַרטע קויל 1 און האַרטע קויל 2 זענען עלעקטריש געלאָדן אַזוי אַז די צוויי האַרטע קוילן שטויסן זיך אָפּ איינער דעם אַנדערן אויב די צוויי קוילן האָבן די זעלבע עלעקטרישע לאָדונג, אָדער ציען זיך אָן איינער דעם אַנדערן אויב די צוויי קוילן האָבן אַנדערע עלעקטרישע לאָדונגען. די עקזיסטענץ פון אַן אַטראַקטיווער אָדער אָפּשטויסנדיקער קראַפט צווישן די צוויי עלעקטריש געלאָדענע האַרטע קוילן פאַראורזאַכט אַז האַרטע קויל 2 זאָל זיך דרייען. דער ווינקל פון באַוועגונג פון האַרטער קויל 2 ווערט געמאָסטן צו באַשטימען די עלעקטרישע קראַפט וואָס אַקט אויף די צוויי האַרטע קוילן.
פאַקטאָרן וואָס השפּעה האָבן אויף עלעקטרישע קראַפט
באַזירט אויף עקספּערימענטן דורכגעפירט מיט אַ טאָרסיאָן וואָג, האָט קולאָמב אַנטדעקט עטלעכע זאַכן.
– אין דעם עקספּערימענט, איז די דיסטאַנץ צווישן די צוויי האַרטע באַלן שטענדיק די זעלבע. ווען די סומע פון עלעקטרישער לאַדונג אויף האַרטן באַל 1 איז 1 און די סומע פון עלעקטרישער לאַדונג אויף האַרטן באַל 2 איז 1, דאַן איז די עלעקטרישע קראַפט וואָס אַקט אויף ביידע האַרטע באַלן 1. ווען די סומע פון עלעקטרישער לאַדונג אויף האַרטן באַל 1 איז 2 און די סומע פון עלעקטרישער לאַדונג אויף האַרטן באַל 2 איז 2, דאַן איז די עלעקטרישע קראַפט וואָס אַקט אויף ביידע האַרטע באַלן 4. קולאָמב האָט געשלאָסן אַז די גרייס פון דער עלעקטרישער קראַפט וואָס אַקט אויף ביידע האַרטע באַלן איז פּראָפּאָרציאָנעל צום פּראָדוקט פון דער סומע פון לאַדונג אויף ביידע האַרטע באַלן (F ≈ q1 q2).
– אין דעם עקספּערימענט, איז די מאָס פון לאַדונג אויף ביידע האַרטע באַלן שטענדיק די זעלבע. אויב די דיסטאַנץ צווישן די צוויי האַרטע באַלן איז 1, דאַן איז די עלעקטרישע קראַפט וואָס אַקט אויף ביידע האַרטע באַלן 1. אויב די דיסטאַנץ צווישן די צוויי האַרטע באַלן איז 2, דאַן איז די עלעקטרישע קראַפט וואָס אַקט אויף ביידע האַרטע באַלן ¼. קולאָמב האָט געשלאָסן אַז די מאַגניטוד פון דער עלעקטרישער קראַפט וואָס אַקט אויף ביידע האַרטע באַלן איז פאַרקערט פּראָפּאָרציאָנעל צום קוואַדראַט פון דער דיסטאַנץ (F ≈ 1 / r2)
קולאָמבס געזעץ
קולאָמבס געזעץ איז אַ געזעץ פון פיזיק וואָס דערקלערט די באַציִונג צווישן עלעקטרישע קראַפט, עלעקטרישע לאָדונג, און די דיסטאַנץ צווישן לאָדונגען. דער געזעץ איז פאָרמולירט געוואָרן באַזירט אויף קולאָמבס עקספּערימענטן, ווי דערקלערט אין דעם פריערדיקן אַרטיקל.
קולאָמבס געזעץ זאגט אז די גרייס פון דער קראפט וואס אן עלעקטריש געלאדענער טיילכל אויסאיבט אויף אן אנדער עלעקטריש געלאדענער טיילכל איז גלייך פראפארציאנעל צום פראדוקט פון דער סומע פון די לאדונגען פון די צוויי טיילכלעך און פארקערט פראפארציאנעל צום קוואדראט פון דער דיסטאנץ צווישן די צוויי עלעקטריש געלאדענע טיילכלעך. די קראפט ווירקט אויף א גלייכער ליניע וואס פארבינדט די צוויי טיילכלעך. די עלעקטרישע קראפט איז אפשטויסנדיק אויב די עלעקטרישע לאדונגען פון די צוויי טיילכלעך זענען די זעלבע און די עלעקטרישע קראפט איז אטראקטיוו אויב די עלעקטרישע לאדונגען פון די צוויי טיילכלעך זענען נישט די זעלבע.
קולאָמבס געזעץ קען אויסגעדריקט ווערן אין דער מאַטעמאַטישער גלייכונג:
פאָרמולע באַשרייַבונג:
F12 = עלעקטרישע קראַפט צווישן פּאַרטיקל 1 און פּאַרטיקל 2
q1 = נומער פון פּאַרטיקל טשאַרדזשיז 1
q2 = די צאָל עלעקטרישע טשאַרדזשעס פון פּאַרטיקל 2
r12 = דיסטאַנץ צווישן פּאַרטיקל 1 און פּאַרטיקל 2
(לייענט: עפּסילאָן נול) = 8,854 x 10-קסנומקס C2/נם2
k = (קולאָמבס קאָנסטאַנט) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 איז די קראַפט אויסגעאיבט דורך לאָדונג q2 ביי אָפּצאָל ק1, בשעת פ12 איז די קראַפט אויסגעאיבט דורך לאָדונג q1 ביי אָפּצאָל ק2. פ21 און פ12 שטויסן זיך אָפּ איינער דעם אַנדערן ווען די לאָדונג איז q1 און ק2 ענלעך און צוציען זיך איינער דעם אנדערן ווען די לאדונג איז q1 און ק2 נישט דער זעלבער טיפ.
F21 און פ12 האָבן דעם זעלבן ווערט, פאַרקערטע ריכטונג און ווירקן אויף פֿאַרשידענע אָביעקטן, דעריבער זענען די צוויי כוחות אַ אַקציע-רעאַקציע קראַפט פּאָר.
