Entre els cossos carregats hi ha una força d'interacció per la qual es poden atreure o repel·lir-se mútuament. La llei de Coulomb descriu aquesta força, mostra el grau de la seva acció, depenent de la mida i la forma del propi cos. Aquesta llei física es tractarà en aquest article.
Contingut
- 1 Càrregues puntuals estacionàries
- 2 Balanç de torsió de Charles Coulomb
- 3 Factor de proporcionalitat k i constant elèctrica
- 4 La direcció de la força de Coulomb i la forma vectorial de la fórmula
- 5 On s'aplica a la pràctica la llei de Coulomb
- 6 Direcció de les forces en la llei de Coulomb
- 7 Història del descobriment de la llei
Càrregues puntuals estacionàries
La llei de Coulomb s'aplica als cossos estacionaris que són molt més petits que la seva distància d'altres objectes. En aquests cossos es concentra una càrrega elèctrica puntual. A l'hora de resoldre problemes físics, es descuiden les dimensions dels cossos considerats, perquè realment no importen.
A la pràctica, les càrregues puntuals en repòs es representen de la següent manera:
En aquest cas q1 i q2 - això és positiu càrregues elèctriques, i sobre elles actua la força de Coulomb (no es mostra a la figura). La mida de les característiques del punt no importa.
Nota! Les càrregues en repòs se situen a una distància determinada entre si, que en els problemes sol indicar-se amb la lletra r. Més endavant en l'article, aquests càrrecs es consideraran al buit.
Balanç de torsió de Charles Coulomb
Aquest dispositiu, desenvolupat per Coulomb l'any 1777, va ajudar a deduir la dependència de la força que més tard portava el seu nom. Amb la seva ajuda, s'estudia la interacció de les càrregues puntuals, així com dels pols magnètics.
Una balança de torsió té un petit fil de seda situat en un pla vertical del qual penja una palanca equilibrada. Les càrregues puntuals es troben als extrems de la palanca.
Sota l'acció de forces externes, la palanca comença a moure's horitzontalment. La palanca es mourà en el pla fins que quedi equilibrada per la força elàstica del fil.
En el procés de moviment, la palanca es desvia de l'eix vertical per un cert angle. Es pren com d i s'anomena angle de gir. Coneixent el valor d'aquest paràmetre, és possible trobar el parell de les forces sorgides.
La balança de torsió de Charles Coulomb té aquest aspecte:
Factor de proporcionalitat k i constant elèctrica 
A la fórmula de la llei de Coulomb hi ha els paràmetres k - el coeficient de proporcionalitat o és la constant elèctrica. Constant elèctrica es presenta en molts llibres de consulta, llibres de text, Internet, i no cal comptar! Factor de proporcionalitat del buit basat en es pot trobar per la coneguda fórmula:
Aquí 
és la constant elèctrica,
- Pi,
és el coeficient de proporcionalitat en el buit.
Informació adicional! Sense conèixer els paràmetres presentats anteriorment, no funcionarà trobar la força d'interacció entre dues càrregues elèctriques puntuals.
Formulació i fórmula de la llei de Coulomb
Per resumir l'anterior, cal donar la formulació oficial de la llei principal de l'electrostàtica. Pren la forma:
La força d'interacció de dues càrregues puntuals en repòs al buit és directament proporcional al producte d'aquestes càrregues i inversament proporcional al quadrat de la distància entre elles. A més, el producte de càrregues s'ha de prendre mòdul!
En aquesta fórmula q1 i q2 són càrregues puntuals, considerades cossos; r2 - la distància en el pla entre aquests cossos, presa al quadrat; k és el coeficient de proporcionalitat (
per al buit).
La direcció de la força de Coulomb i la forma vectorial de la fórmula
Per a una comprensió completa de la fórmula, es pot visualitzar la llei de Coulomb:
F1,2 - la força d'interacció de la primera càrrega respecte a la segona.
F2,1 - la força d'interacció de la segona càrrega en relació a la primera.
A més, a l'hora de resoldre problemes d'electrostàtica, cal tenir en compte una regla important: les càrregues elèctriques del mateix nom es repel·leixen i les càrregues oposades s'atrauen. D'això depèn la ubicació de les forces d'interacció a la figura.
Si es consideren càrregues oposades, aleshores les forces de la seva interacció es dirigiran entre si, representant la seva atracció.
La fórmula de la llei bàsica de l'electrostàtica en forma vectorial es pot representar de la següent manera:
és la força que actua sobre la càrrega puntual q1, des del costat de la càrrega q2,
és el vector de radi que connecta la càrrega q2 amb la càrrega q1,
Important! Després d'haver escrit la fórmula en forma vectorial, les forces que interactuen de dues càrregues elèctriques puntuals s'hauran de projectar sobre l'eix per tal de posar els signes correctament. Aquesta acció és una formalitat i sovint es realitza mentalment sense cap nota.
On s'aplica a la pràctica la llei de Coulomb
La llei bàsica de l'electrostàtica és el descobriment més important de Charles Coulomb, que ha trobat la seva aplicació en moltes àrees.
Les obres del famós físic es van utilitzar en el procés d'inventar diversos dispositius, aparells i aparells. Per exemple, un parallamps.
Amb l'ajuda d'un parallamps, els edificis residencials i els edificis estan protegits dels llamps durant una tempesta. Així, s'incrementa el grau de protecció dels equips elèctrics.
El parallamps funciona segons el principi següent: durant una tempesta, les càrregues d'inducció fortes comencen a acumular-se gradualment al terra, que s'aixequen i són atretes pels núvols. En aquest cas, es forma un camp elèctric força gran a terra. A prop del parallamps, el camp elèctric es fa més fort, a causa del qual s'encén una càrrega elèctrica corona des de la punta del dispositiu.
A més, la càrrega formada a terra comença a ser atreta per la càrrega del núvol de signe contrari, com hauria de ser segons la llei de Charles Coulomb. Després d'això, l'aire passa pel procés d'ionització i la intensitat del camp elèctric es redueix prop de l'extrem del parallamps. Així, el risc que entri un llamp a l'edifici és mínim.
Nota! Si es colpeja l'edifici on està instal·lat el parallamps, no hi haurà foc i tota l'energia anirà a terra.
A partir de la llei de Coulomb, es va desenvolupar un dispositiu anomenat "accelerador de partícules", que té una gran demanda avui dia.
En aquest dispositiu, es crea un camp elèctric fort, que augmenta l'energia de les partícules que hi cauen.
Direcció de les forces en la llei de Coulomb
Com s'ha esmentat anteriorment, la direcció de les forces d'interacció de dues càrregues elèctriques puntuals depèn de la seva polaritat. Aquells. Les càrregues del mateix nom es rebutjaran i s'atrauran càrregues de càrregues oposades.
Les forces de Coulomb també es poden anomenar vector radi, perquè es dirigeixen per la línia traçada entre ells.
En alguns problemes físics, es donen cossos de forma complexa, que no es poden prendre per una càrrega elèctrica puntual, és a dir. ignorar la seva mida. En aquesta situació, el cos considerat s'ha de dividir en diverses parts petites i cada part s'ha de calcular per separat, utilitzant la llei de Coulomb.
Els vectors de força obtinguts per divisió es resumeixen segons les regles de l'àlgebra i la geometria. El resultat és la força resultant, que serà la resposta a aquest problema. Aquest mètode de resolució sovint s'anomena mètode del triangle.
Història del descobriment de la llei
Les interaccions de dues càrregues puntuals per la llei considerada anteriorment van ser provades per primera vegada el 1785 per Charles Coulomb. El físic va aconseguir demostrar la veracitat de la llei formulada mitjançant balances de torsió, el principi de funcionament de les quals també es va presentar a l'article.
Coulomb també va demostrar que no hi ha càrrega elèctrica dins d'un condensador esfèric. Així que va arribar a l'afirmació que la magnitud de les forces electrostàtiques es pot canviar canviant la distància entre els cossos considerats.
Així, la llei de Coulomb segueix sent la llei més important de l'electrostàtica, sobre la base de la qual s'han fet molts dels descobriments més importants. En el marc d'aquest article s'ha presentat la redacció oficial de la llei, així com s'han descrit detalladament els seus components.
Articles semblants:
