Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

В електростатика един от основните е законът на Кулон. Той се използва във физиката, за да се определи силата на взаимодействието на два фиксирани точки или разстоянието между тях. Това е основен природен закон, който не зависи от други закони. Тогава формата на реалното тяло не влияе върху силата. В тази статия ще разкажем на прост език закона на Кулон и неговото приложение на практика.

История на откриването

Sh.O. Coulomb през 1785 г. за първи път експериментално доказа взаимодействията, описани от закона. В експериментите си използва специални торсионни везни. Въпреки това, още през 1773 г., Кавендиш е доказал, че използвайки примера на сферичен кондензатор, в сферата няма електрическо поле. Това предполага, че електростатичните сили се променят в зависимост от разстоянието между телата. По-точно - квадрата на разстоянието. Тогава неговите изследвания не бяха публикувани. Исторически, това откритие е кръстено на Кулон и количеството, в което се измерва зарядът, има подобно име.

формулировка

Дефиницията на закона на Кулон гласи: Във вакуум F взаимодействието на две заредени тела е право пропорционално на произведението на техните модули и е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието между тях.

Звучи кратко, но може да не е ясно за всички. С прости думи: Колкото по-големи имат телата и толкова по-близо са един до друг, толкова по-голяма е силата.

И обратното: ако увеличите разстоянието между зарядите, силата ще стане по-малка.

Формулата за кулоновското правило е:

Обозначението на буквите: q е размерът на заряда, r е разстоянието между тях, k е коефициент, зависи от избраната система от единици.

Величината на заряда q може да бъде условно положителна или условно отрицателна. Това разделение е много условно. В контакт с телата, тя може да бъде прехвърлена от един в друг. От това следва, че същото тяло може да има заряд от различни величини и знаци. Акупресумът е заряд или тяло, чиито размери са много по-малки от разстоянието на възможно взаимодействие.

Трябва да се има предвид, че средата, в която се намират зарядите, влияе на F взаимодействията. Тъй като е почти еднакво във въздуха и във вакуума, откритието на Кулон е приложимо само за тези среди, това е едно от условията за прилагане на този тип формула. Както вече бе споменато, в системата SI единицата за измерване на заряда е Coulomb, съкратено Cl. Той характеризира количеството електроенергия за единица време. Тя се извлича от основните единици SI.

1 C = 1 A * 1 s

Трябва да се отбележи, че размерът на 1 С е излишен. Поради факта, че носителите се отблъскват, те трудно се държат в малко тяло, въпреки че токът в 1А е малък, ако тече в проводник. Например, в една и съща лампа с нажежаема жичка 100 W ток тече в 0.5 A, а в електрически нагревател тя е по-голяма от 10 A. Такава сила (1 C) е приблизително равна на масата от 1 тон, действаща върху тялото от страната на земното кълбо.

Може да сте забелязали, че формулата е почти същата като в гравитационното взаимодействие, само ако има маси в нютоновата механика, тогава има електростатични заряди.

Кулонова формула за диелектрична среда

Коефициентът, отчитащ стойностите на системата SI, се определя в N 2 * m 2 / Cl 2 . Тя е равна на:

В много учебници този коефициент може да се намери под формата на част:

Тук Е 0 = 8, 85 * 10-12 Кл2 / Н * м2 е електрическата константа. За диелектрик, Е е диелектричната константа на средата, тогава кулонският закон може да се използва за изчисляване на силите на взаимодействие на зарядите за вакуум и среда.

Като се има предвид влиянието на диелектрика има формата:

От тук виждаме, че въвеждането на диелектрик между телата намалява силата F.

Как се насочват силите?

Зарядите взаимодействат помежду си, в зависимост от тяхната полярност - едни и същи се отблъскват, а обратното (противоположно) привличат.

Между другото, това е основната разлика от подобен закон на гравитационното взаимодействие, където телата винаги се привличат. Силите са насочени по линията, която се нарича между тях, наречена радиус вектор. Във физиката, обозначен като r 12 и като вектор на радиус от първия до втория заряд и обратно. Силите се насочват от центъра на заряда към противоположния заряд по тази линия, ако зарядите са противоположни, и в обратна посока, ако са със същото име (две положителни или две отрицателни). В векторна форма:

Силата, приложена към първия заряд от втората страна, се обозначава с F 12. Тогава, във векторна форма, законът на Кулон е следният:

За да се определи силата, приложена към втория заряд, се използват символите F21 и R21 .

Ако тялото има сложна форма и е достатъчно голямо, че на дадено разстояние не може да се счита за точка, то тогава то се разделя на малки участъци и всеки участък се разглежда като точков заряд. След геометричното добавяне на всички получени вектори се получава получената сила. Атоми и молекули взаимодействат помежду си съгласно същия закон.

Практическо приложение

Работата на Кулон е много важна в електростатиката, на практика те се използват в редица изобретения и устройства. Ярък пример могат да бъдат идентифицирани мълния. Чрез нея предпазвайте сградите и електрическите инсталации от гръмотевични бури, като по този начин предотвратявате отказ от пожар и оборудване. Когато вали с гръмотевична буря на земята има индуциран заряд с голяма величина, те са привлечени към облаците. Оказва се, че на повърхността на земята се появява голямо електрическо поле. Близо до върха на гръмоотвода има голяма стойност, в резултат на което се изгаря коронният разряд от върха (от земята, през мълниеприемника до облака). Зарядът от земята е привлечен от противоположния заряд на облака според закона на Кулон. Въздухът се йонизира, а силата на електрическото поле намалява близо до края на гръмоотвода. По този начин таксите не се натрупват върху сградата, в който случай вероятността от удар на мълния е малка. Ако ударът в сградата се случи, то през мълниеприемника цялата енергия ще отиде на земята.

При сериозни научни изследвания те прилагат най-голямата структура на 21-ви век - ускорител на частици. В него електрическото поле върши работата по увеличаване на енергията на частицата. Разглеждайки тези процеси от гледна точка на въздействието върху точкова такса от група начисления, всички отношения на закона се оказват справедливи.

И накрая, препоръчваме ви да гледате видеоклипа, който дава подробно обяснение на закона на Кулон:

Полезно по темата:

  • Закон Joule-Lenz
  • Съпротивление на проводника спрямо температурата
  • Правила на Gimlet
  • Законът на Ом в простите думи

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание