legea lui Coulomb

Tensiuni electrostatice depind de forma și dimensiunea corpurilor electrizate, precum și natura distribuției de sarcină asupra acestor organisme. În unele cazuri, putem neglija forma și dimensiunea corpurilor încărcate și presupun că fiecare taxă este concentrată la un moment dat. O taxă punct - este încărcat electric. atunci când dimensiunea corpului pe care se concentrează taxa, este mult mai mică decât distanța dintre corpurile încărcate. Aproximativ sarcini punctiforme pot fi obținute experimental prin încărcarea, de exemplu, bile mici suficiente.

Interacțiunea dintre două sarcini punct în repaus definește legea fundamentală a electrostatics - legea lui Coulomb. Această lege a stabilit experimental în 1785 de către fizicianul francez Charles Augustin Coulomb (1736-1806). Formularea legii lui Coulomb, după cum urmează:

Rezistența interacțiunii corpurilor încărcate fixe două puncte într-un vid este direct proporțională cu produsul modulelor de sarcini și invers proporțională cu pătratul distanța între acestea.

Această forță de interacțiune numit Coulomb vigoare. legea lui Coulomb, iar formula este după cum urmează:

în cazul în care | q1 |, | q2 | - module de sarcină, r - distanța dintre taxe, k - factorul de proporționalitate.

Coeficientul k în SI este scris de obicei sub forma:

unde # 949; 0 = 8,85 * 10 -12 C / N * m 2 - dielectric constant, # 949; - constanta dielectrică a mediului.

vacuum # 949; = 1, k = 9 x 10 9 Nm / Cl2.

Forța de interacțiune dintre taxele de punct fix în vid:

În cazul în care două sarcini punctiforme sunt plasate în dielectric și distanța dintre aceste taxe la un limite dielectric este semnificativ mai mare decât distanța dintre taxele, forța dintre ele este:

Constanta dielectrică a mediului este întotdeauna mai mare decât unitatea (π 1>), astfel încât forța cu care taxele interactioneaza in interactiunea dielectric mai mici le forțează la aceeași distanță în vid.

interacțiunea forță între corpurile încărcate două puncte fixe sunt orientate de-a lungul liniei care unește corpul (fig. 1.8).

Fig. 1.8. Forța de interacțiune între două corpuri încărcate punct fix.

Forțele Coulomb ca forțele gravitaționale ascultă legea a treia a lui Newton:

Coulomb forță este o forță centrală. Ca experienta. corp încărcat cu același nume respinge oppositely organisme atrag acuzat reciproc.

vector forță F2,1. exercitată de-a doua taxa la prima, este îndreptată spre al doilea taxa, în cazul în care taxele de semne diferite, iar în direcția opusă, în cazul în care acuzațiile de un semn (Fig. 1.9).

Fig. 1.9. Interacțiunea dintre sarcini electrice opuse și cum ar fi.

Electrostatic forță de respingere este considerat a fi pozitiv, forța de atracție - negativ. Semne ale forțelor de interacțiune corespund cu legea lui Coulomb: produsul acelorași taxe este un număr pozitiv, iar forța de respingere are un semn pozitiv. Munca este de sarcină opusă este un număr negativ, care corespunde cu semnul forței de atracție.

Experimentele Coulomb a măsurat forța interacțiunii bile încărcate, care a folosit un echilibru de torsiune (fig. 1.10). Pe fire de argint subțire de lumină suspendat cu o baghetă de sticlă. la un capăt care este fixat o minge de metal. și celălalt opus d. Capătul superior al filamentului este fixat pe un dispozitiv cap rotativ e. În cazul în care unghiul de rotație poate fi precis conta. În interiorul aparatului există aceeași dimensiune metalică b mingii. montate în mod fix pe cântar de acoperire. Toate piesele sunt plasate într-un cilindru de sticlă, a cărei suprafață este aplicată o scală care permite să se definească o distanță între bilele și b la diferite pozițiile lor.

Fig. 1.10. Experiența Coulomb (balanța de torsiune).

Atunci când raportează bilele, cum ar fi taxele care se resping reciproc. Atunci când această rotire filament elastic printr-un anumit unghi pentru a menține perlele la o distanță fixă. În conformitate cu unghiul de fire de răsucire și de a determina puterea interacțiunii bile, în funcție de distanța dintre ele. Dependența forțelor de interacțiune cu privire la amploarea taxei poate fi stabilită astfel încât să notifice fiecare dintre bile o anumită taxă, setați-le la o anumită distanță și se măsoară unghiul firelor de răsucire. Apoi, este necesar să se atingă una dintre bilele de aceeași magnitudine minge încărcată, schimbarea sarcina sa, deoarece organele de contact ale taxă egală magnitudine este distribuită în mod egal între ele. Pentru a menține distanța dintre bilele din fosta necesitatea de a schimba unghiul de fire de răsucire, și, prin urmare, pentru a determina noua valoare a forței de interacțiune la noua taxa.