Undang-undang Coulomb: apakah itu, formula dan contohnya

Apakah Hukum Coulomb?

Undang-undang Coulomb digunakan dalam bidang fizik untuk mengira daya elektrik yang bertindak antara dua cas pada waktu rehat.

Dari undang-undang ini, adalah mungkin untuk meramalkan kekuatan daya tarikan atau tolakan elektrostatik yang ada di antara dua zarah mengikut cas elektrik mereka dan jarak di antara mereka.

Undang-undang Coulomb berhutang namanya kepada ahli fizik Perancis Charles-Augustin de Coulomb, yang pada tahun 1875 mengucapkan undang-undang ini, dan yang membentuk dasar elektrostatik:

"Magnitud masing-masing daya elektrik yang dengannya dua titik cas beristirahat berinteraksi secara langsung dengan produk besaran kedua-dua cas dan berkadar sebaliknya dengan segi empat jarak yang memisahkan mereka dan mempunyai arah garis yang menghubungkannya. Kekuatannya adalah tolakan jika cajnya mempunyai tanda yang sama, dan menarik jika mereka bertentangan dengan tanda ”.

Undang-undang ini dinyatakan sebagai berikut:

• F = daya tarikan atau tolakan elektrik di Newtons (N). Caj yang sama menghalau dan caj yang berlawanan menarik. k = ialah pemalar Coulomb atau pemalar elektrik berkadar berkadar. Daya berbeza mengikut permitiviti elektrik (ε) medium, baik air, udara, minyak, vakum, antara lain. q = nilai cas elektrik yang diukur dalam Coulomb (C). r = jarak yang memisahkan beban dan diukur dalam meter (m).

Harus diingat bahawa kebolehtelapan elektrik vakum tetap, dan salah satu yang paling banyak digunakan. Ia dikira seperti berikut: ε ₀ = 8,8541878176x10 ^-12 C ² / (N · m ²). Adalah sangat penting untuk mengambil kira kebolehbahan bahan.

Nilai pemalar Coulomb dalam Sistem Pengukuran Antarabangsa adalah:

Undang-undang ini hanya mengambil kira interaksi antara cas dua titik pada masa yang sama dan hanya menentukan daya yang ada antara q ₁ dan q ₂ tanpa mempertimbangkan beban di sekitarnya.

Coulomb dapat menentukan sifat daya elektrostatik dengan mengembangkan keseimbangan kilasan sebagai instrumen kajian, yang terdiri dari batang yang tergantung pada serat dengan kemampuan memutar dan kembali ke posisi awal.

Dengan cara ini, Coulomb dapat mengukur daya yang diberikan pada titik palang dengan meletakkan beberapa sfera bermuatan pada jarak yang berbeza untuk mengukur daya tarikan atau tolak ketika bar berputar.

Daya elektrostatik

Cas elektrik adalah harta benda dan merupakan penyebab fenomena yang berkaitan dengan elektrik.

Elektrostatik adalah cabang fizik yang mengkaji kesan yang dihasilkan dalam badan mengikut cas elektrik mereka dalam keseimbangan.

Daya elektrik (F) berkadar dengan beban yang dikumpulkan dan berkadar sebaliknya dengan jarak di antara mereka. Daya ini bertindak antara beban secara radikal, yaitu garis antara beban, oleh itu ia adalah vektor radial di antara dua beban.

Oleh itu, dua cas tanda yang sama menghasilkan daya positif, misalnya: - ∙ - = + atau + ∙ + = +. Sebaliknya, dua cas tanda bertentangan menghasilkan daya negatif, misalnya: - ∙ + = - atau + ∙ - = -.

Walau bagaimanapun, dua tuduhan dengan tanda yang sama saling tolak (+ + / - -), tetapi dua tuduhan dengan tanda yang berbeza saling menarik (+ - / - +).

Contoh: jika anda menggosok pita Teflon dengan sarung tangan, sarung tangan dikenakan positif dan pita itu dikenakan negatif, jadi apabila mereka semakin dekat, mereka menarik. Sekarang, jika kita menggosok balon yang melambung dengan rambut kita, balon akan diisi dengan tenaga negatif dan ketika kita mendekatkannya ke pita Teflon, kedua-duanya saling tolak kerana mereka mempunyai jenis cas yang sama.

Juga, daya ini bergantung pada cas elektrik dan jarak di antara mereka, ini adalah prinsip asas elektrostatik, dan juga undang-undang yang berlaku untuk caj ketika berehat dalam sistem rujukan.

Perlu disebutkan bahawa untuk jarak kecil daya cas elektrik meningkat, dan untuk jarak besar daya cas elektrik berkurang, iaitu, daya berkurang ketika cas bergerak satu sama lain.

Besarnya daya

Besarnya daya elektromagnetik adalah kekuatan yang mempengaruhi badan yang mengandungi cas elektrik, dan yang boleh menyebabkan transformasi fizikal atau kimia memandangkan badan dapat menarik atau menghalau.

Oleh itu, magnitud yang diberikan pada dua cas elektrik adalah sama dengan pemalar medium di mana cas elektrik terletak oleh hasil antara produk masing-masing dan jarak yang memisahkannya ke petak.

Besarnya daya elektrostatik berkadar dengan produk besarnya cas q ₁ xq ₂. Daya elektrostatik pada jarak dekat sangat kuat.

Contoh Undang-undang Coulomb

Berikut adalah contoh latihan yang berbeza di mana Hukum Coulomb harus diterapkan.

Contoh 1

Kami mempunyai dua cas elektrik, satu dari + 3c dan satu dari -2c, dipisahkan dengan jarak 3m. Untuk mengira daya yang ada di antara kedua-dua cas, perlu mengalikan K malar dengan produk kedua-dua cas tersebut. Seperti yang terlihat dalam gambar, kekuatan negatif telah diperoleh.

Contoh ilustrasi bagaimana menerapkan undang-undang Coulomb:

Contoh 2

Kami mempunyai caj 6 x 10 ^-6 C (q ₁) iaitu 2m dari cas -4 x 10 ^-6 C (q ₂). Oleh itu, berapa besar daya antara dua tuduhan ini?

a. Pekali digandakan: 9 x 6 x 4 = 216.

b. Eksponen ditambahkan secara algebra: -6 dan -6 = -12. Sekarang -12 + 9 = -3.

Jawapan: F = 54 x 10 ^-3 N.

Contoh latihan

1. Kami mempunyai caj 3 x 10 ^-6 C (q ₁) dan caj lain -8 x 10 ^-6 C (q ₂) pada jarak 2 m. Berapakah besar daya tarikan yang wujud di antara keduanya?

Jawapan: F = 54 X 10 ^-3 N.

2. Tentukan daya yang bertindak antara dua cas elektrik 1 x 10 ^-6 C (q ₁) dan cas lain 2.5 x 10 ^-6 C (q ₂), yang berada dalam keadaan rehat dan dalam keadaan vakum pada jarak 5 cm (ingat untuk mengambil cm pagi mengikut Sistem Pengukuran Antarabangsa).

Jawapan: F = 9 N.