Coulomb Yasası nedir?
Coulomb yasası fizik alanında kullanılır. Durgun haldeki iki yük arasında etki eden elektrik kuvvetini hesaplayın.
Bu yasadan, elektrik yüklerine ve aralarındaki mesafeye göre iki parçacık arasında var olan elektrostatik çekim veya itme kuvvetinin ne olacağını tahmin etmek mümkündür.
Coulomb yasası, adını 1875'te bu yasayı ilan eden ve elektrostatiğin temelini oluşturan Fransız fizikçi Charles-Augustin de Coulomb'a borçludur:
"İki nokta yükün hareketsiz halde etkileştiği elektrik kuvvetlerinin her birinin büyüklüğü, her iki yükün büyüklüğünün çarpımı ile doğru orantılıdır ve onları ayıran ve birleştiren çizginin yönüne sahip olan uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. onları.. Yükler aynı işaretteyse kuvvet itme, zıt işaretteyse çekim kuvvetidir”.
Bu yasa şu şekilde temsil edilir:
- F = Newton (N) cinsinden elektriksel çekim veya itme kuvveti. Yüklerin itmesi ve zıt yüklerin birbirini çekmesi gibi.
- k = Coulomb sabiti veya orantılılık elektrik sabiti. Kuvvet, diğerleri arasında su, hava, yağ, vakum gibi ortamın elektriksel geçirgenliğine (ε) göre değişir.
- ne = Coulomb (C) cinsinden ölçülen elektrik yüklerinin değeri.
- r = yükleri ayıran ve metre (m) cinsinden ölçülen mesafe.
Vakumun elektriksel geçirgenliğinin sabit olduğu ve en yaygın kullanılanlardan biri olduğu belirtilmelidir. Aşağıdaki gibi hesaplanır: 0 = 8.8541878176x10-12 C2 / (Nm2). Malzemenin geçirgenliğini hesaba katmak son derece önemlidir.
Uluslararası ölçüm sistemindeki Coulomb sabitinin değeri:
Bu yasa sadece aynı anda iki noktasal yük arasındaki etkileşimi hesaba katar ve sadece q arasında var olan kuvveti belirler.1 Ve ne2 etrafındaki yükleri düşünmeden.
Coulomb, bükülme ve ilk konumuna geri dönme kabiliyetine sahip bir fibere asılı bir çubuktan oluşan bir çalışma aracı olarak bir burulma dengesi geliştirerek elektrostatik kuvvetin özelliklerini belirleyebildi.
Bu şekilde, Coulomb, çubuk dönerken çekici veya itici kuvveti ölçmek için birkaç yüklü küreyi farklı mesafelere yerleştirerek çubuk üzerindeki bir noktaya uygulanan kuvveti ölçebildi.
Elektrostatik kuvvet
Elektrik yükü maddenin bir özelliğidir ve elektrikle ilgili olayların nedenidir.
Elektrostatik, dengedeki elektrik yüklerine göre cisimlerde meydana gelen etkileri inceleyen fizik dalıdır.
Elektrik kuvveti (F), bir araya gelen yüklerle doğru orantılı ve aralarındaki mesafeyle ters orantılıdır. Bu kuvvet yükler arasında radyal olarak, yani yükler arasında bir çizgi olarak etki eder, dolayısıyla iki yük arasında radyal bir vektördür.
Bu nedenle, aynı işaretin iki yükü pozitif bir kuvvet oluşturur, örneğin: - ∙ - = + veya + ∙ + = +. Öte yandan, zıt işaretli iki yük negatif bir kuvvet oluşturur, örneğin: - ∙ + = - veya + ∙ - = -.
Ancak, aynı işarete sahip iki yük iter (+ + / - -), ancak farklı işaretlere sahip iki yük çeker (+ - / - +).
Misal: Teflon bandı eldivenle ovalarsanız, eldiven pozitif yüklü ve bant negatif yüklüdür, bu yüzden yaklaştıklarında birbirlerini çekerler. Şimdi, şişirilmiş bir balonu saçımızla ovalarsak, balon negatif enerji ile yüklenir ve teflon banda yaklaştırıldığında ikisi de aynı tür yüke sahip oldukları için birbirini iter.
Aynı şekilde, bu kuvvet elektrik yüküne ve aralarındaki mesafeye bağlıdır, elektrostatiklerin temel bir ilkesidir ve ayrıca bir referans çerçevesinde hareketsiz yükler için geçerli bir yasadır.
Küçük mesafeler için elektrik yüklerinin kuvvetlerinin arttığını ve büyük mesafeler için elektrik yüklerinin kuvvetlerinin azaldığını, yani yükler birbirinden uzaklaştıkça azaldığını belirtmekte fayda var.
kuvvetin büyüklüğü
Elektromanyetik kuvvetin büyüklüğü, elektrik yükü içeren cisimleri etkileyen ve cisimler birbirini çekebildiği veya itebildiği için fiziksel veya kimyasal dönüşüme yol açabilen bir kuvvettir.
Bu nedenle, iki elektrik yüküne uygulanan büyüklük, elektrik yüklerinin her birinin çarpımı ile onları ayıran uzaklığın karesi arasındaki bölümün bulunduğu ortamın sabitine eşittir.
Elektrostatik kuvvetin büyüklüğü, q yüklerinin büyüklüğünün çarpımı ile orantılıdır.1 Çünkü2. Yakın mesafedeki elektrostatik kuvvet çok güçlüdür.
Coulomb Yasası Örnekleri
Aşağıda Coulomb Yasasının uygulanması gereken farklı alıştırma örnekleri verilmiştir.
örnek 1
Biri + 3c ve biri -2c olmak üzere, aralarında 3m mesafe bulunan iki elektrik yükümüz var. Her iki yük arasındaki kuvveti hesaplamak için, K sabitini her iki yükün çarpımı ile çarpmak gerekir. Resimde görüldüğü gibi negatif bir kuvvet elde edilmiştir.
Coulomb yasasının nasıl uygulanacağına dair resimli örnek:
Örnek 2
6 x 10 yükümüz var-6C (q1) -4 x 10 yükten 2m uzakta-6C (q2). Peki bu iki yük arasındaki kuvvetin büyüklüğü nedir?
için. Katsayılar çarpılır: 9 x 6 x 4 = 216.
b. Üsler cebirsel olarak eklenir: -6 ve -6 = -12. Şimdi -12 + 9 = -3.
Cevap: F = 54 x 10-3 N.
egzersiz örnekleri
1. 3 x 10 yükümüz var-6C (q1) ve başka bir -8 x 10 yük-6C (q2) 2 m mesafede. İkisi arasında var olan çekici kuvvetin büyüklüğü nedir?
Cevap: F = 54 X 10-3 N.
2. İki elektrik yükü arasında etki eden kuvveti belirleyin 1 x 10-6C (q1) ve başka bir 2,5 x 10 yük-6C (q2), 5 cm'lik bir mesafede hareketsiz ve vakum içindedir (Uluslararası ölçüm sistemini izleyerek cm'yi m'ye getirmeyi unutmayın).
Cevap: F = 9 N.
