Legea Coulomb: ce este aceasta, formulă și exemple

Care este Legea lui Coulomb?

Legea lui Coulomb este folosită în domeniul fizicii pentru a calcula forța electrică care acționează între două sarcini în repaus.

Din această lege, este posibilă prezicerea care va fi forța electrostatică de atracție sau repulsie existentă între două particule în funcție de sarcina electrică și distanța dintre ele.

Legea lui Coulomb își datorează numele fizicianului francez Charles-Augustin de Coulomb, care în 1875 a enunțat această lege și care constituie baza electrostaticii:

"Mărimea fiecăreia dintre forțele electrice cu care interacționează încărcările în două puncte este direct proporțională cu produsul mărimii ambelor sarcini și invers proporțională cu pătratul distanței care le separă și are direcția liniei care le leagă.. Forța este de repulsie dacă acuzările sunt cu același semn și de atracție dacă sunt cu semn opus ”.

Această lege este reprezentată după cum urmează:

• F = forța electrică de atracție sau repulsie în Newtons (N). Taxele egale se resping și se atrag taxele opuse. k = este constanta Coulomb sau constanta electrică de proporționalitate. Forța variază în funcție de permisivitatea electrică (ε) a mediului, fie că este vorba de apă, aer, ulei, vid, printre altele. q = valoarea sarcinilor electrice măsurate în Coulomb (C). r = distanța care separă sarcinile și care este măsurată în metri (m).

Trebuie menționat că permisivitatea electrică a vidului este constantă și una dintre cele mai utilizate. Se calculează după cum urmează: ε ₀ = 8,8541878176x10 ^-12 C ² / (N · m ²). Este extrem de important să ținem cont de permisivitatea materialului.

Valoarea constantei Coulomb în Sistemul internațional de măsurare este:

Această lege ține cont doar de interacțiunea dintre tarifele în două puncte în același timp și determină doar forța care există între q ₁ și q ₂ fără a ține cont de încărcăturile din jurul acesteia.

Coulomb a fost capabil să determine proprietățile forței electrostatice prin dezvoltarea unui echilibru de torsiune ca instrument de studiu, care consta dintr-o bară care atârna pe o fibră cu capacitatea de a se răsuci și de a reveni la poziția inițială.

În acest fel, Coulomb ar putea măsura forța exercitată pe un punct de pe bară prin plasarea mai multor sfere încărcate la distanțe diferite, pentru a măsura forța de atracție sau respinge pe măsură ce bara se rotește.

Forța electrostatică

Încărcarea electrică este o proprietate a materiei și este cauza fenomenelor asociate cu electricitatea.

Electrostatica este ramura fizicii care studiază efectele generate în corpuri în funcție de sarcinile lor electrice în echilibru.

Forța electrică (F) este proporțională cu sarcinile adunate și este invers proporțională cu distanța dintre ele. Această forță acționează radial între încărcări, adică o linie între sarcini, deci este un vector radial între cele două sarcini.

Prin urmare, două sarcini cu același semn generează o forță pozitivă, de exemplu: - ∙ - = + sau + ∙ + = +. Pe de altă parte, două sarcini cu semne opuse generează o forță negativă, de exemplu: - ∙ + = - sau + ∙ - = -.

Cu toate acestea, două acuzații cu același semn se resping reciproc (+ + / - -), dar două sarcini cu semne diferite se atrag reciproc (+ - / - +).

Exemplu: dacă frecați o bandă din teflon cu o mănușă, mănușa este încărcată pozitiv, iar banda este încărcată negativ, astfel încât atunci când se apropie se atrag. Acum, dacă frecăm cu părul un balon umflat, balonul va fi încărcat cu energie negativă și atunci când îl vom apropia de banda Teflon, amândoi se resping unul pe altul, deoarece au același tip de încărcare.

De asemenea, această forță depinde de sarcina electrică și distanța dintre ele, este un principiu fundamental al electrostaticii, precum și o lege aplicabilă încărcărilor în repaus într-un sistem de referință.

De menționat este faptul că pentru distanțe mici forțele de sarcini electrice cresc, iar pentru distanțe mari forțele de sarcini electrice scad, adică scade pe măsură ce sarcinile se îndepărtează unele de altele.

Mărimea forței

Mărimea forței electromagnetice este cea care afectează corpurile care conțin o sarcină electrică și care poate duce la o transformare fizică sau chimică, având în vedere că corpurile pot atrage sau respinge.

Prin urmare, mărimea care se exercită asupra a două sarcini electrice este egală cu constanta mediului în care încărcăturile electrice sunt situate de coeficientul dintre produsul fiecăruia dintre ele și distanța care le separă pătrat.

Mărimea forței electrostatice este proporțională cu mărimea mărimii sarcinilor q ₁ xq ₂. Forța electrostatică la raza apropiată este foarte puternică.

Exemple de lege a lui Coulomb

Mai jos sunt diferite exemple de exerciții în care ar trebui aplicată Legea lui Coulomb.

Exemplul 1

Avem două sarcini electrice, una de + 3c și una de -2c, despărțite de o distanță de 3m. Pentru a calcula forța care există între ambele sarcini, este necesară înmulțirea constantei K cu produsul ambelor sarcini. După cum se vede în imagine, s-a obținut o forță negativă.

Exemplu ilustrat al modului de aplicare a legii lui Coulomb:

Exemplul 2

Avem o încărcare de 6 x 10 ^-6 C (q ₁) care este la 2 m de o încărcare de -4 x 10 ^-6 C (q ₂). Deci care este amploarea forței dintre aceste două acuzații?

a. Coeficienții se înmulțesc: 9 x 6 x 4 = 216.

b. Exponenții sunt adăugați algebric: -6 și -6 = -12. Acum -12 + 9 = -3.

Răspuns: F = 54 x 10 ^-3 N.

Exemple de exerciții

1. Avem o încărcare de 3 x 10 ^-6 C (q ₁) și o altă încărcare de -8 x 10 ^-6 C (q ₂) la o distanță de 2 m. Care este amploarea forței atractive care există între cei doi?

Răspuns: F = 54 X 10 ^-3 N.

2. Determinați forța care acționează între două sarcini electrice 1 x 10 ^-6 C (q ₁) și o altă sarcină de 2,5 x 10 ^-6 C (q ₂), care sunt în repaus și în vid la distanță 5 cm (amintiți-vă să luați cm am urmând sistemul internațional de măsurători).

Răspuns: F = 9 N.