Coulomb's Law-Forces Between Two Point Charges

Με τη διαδικασία της τριβής ή της τριβής, της αγωγής και της επαγωγής ένα ουδέτερο σώμα χάνει το ηλεκτρόνιό του και ηλεκτρίζεται σε ένα φορτισμένο σώμα. Αυτά τα δύο φορτισμένα σώματα επηρεάζουν το περιβάλλον και δημιουργούν ένα ηλεκτρικό πεδίο. Με την παρουσία ενός άλλου φορτίου στο ηλεκτρικό πεδίο ενός φορτίου, το πεδίο τροποποιείται και δημιουργείται ένας ειδικός τύπος έλξης ή απωστικής δύναμης εκείνη τη στιγμή και αυτή η ειδική δύναμη είναι γνωστή ως ηλεκτροστατική δύναμη.

Ο William Gilbert επινόησε τη λέξη electricus. Προκαλεί τις αγγλικές λέξεις "electric" και "electricity". Στις αρχές του 18ου αιώνα, ο Ντάνιελ, ο Μπερνούλι και ο Αλεσάντρο Βόλτα υποπτεύονταν ότι η ηλεκτροστατική δύναμη μειώνεται με την απόσταση ως δύναμη στο νόμο του Νεύτωνα στη βαρύτητα (ως αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης ή νόμος αντίστροφου τετραγώνου) που προτάθηκε από τον Joseph Priestleyin το 1767. ότι η ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των φορτίων κυμαινόταν με το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασής τους. Στη δεκαετία του 1770, είχε ήδη ανακαλυφθεί η εξάρτηση της ηλεκτροστατικής δύναμης μεταξύ φορτισμένων σωμάτων τόσο από την απόσταση όσο και από το φορτίο, αλλά δεν είχε δημοσιευτεί από τον Henry Cavendish.

Τελικά, το έτος 1785, ο Γάλλος φυσικός Charles Augustin de Coulomb δημοσίευσε τις τρεις πρώτες εργασίες του για τον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό όπου εξέφρασε το νόμο του. Αυτή η δημοσίευση ήταν πολύ σημαντική για την ανάπτυξη της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού. Χρησιμοποίησε μια συσκευή που ονομάζεται ισορροπία στρέψης για να μελετήσει τις απωστικές και ελκτικές δυνάμεις του σώματος φορτίου και να υπολογίσει ότι «Το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης όπως η απωστική ή η ελκτική μεταξύ φορτίου δύο σημείων είναι ευθέως ανάλογο με το γινόμενο των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογο με το το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης».

ΚΛΙΜΑΚΕΥΤΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ ΝΟΜΟΥ

Αυτός ο νόμος μπορεί να δηλωθεί όπως σε μια απλή μαθηματική έκφραση. Η κλιμακωτή μορφή αυτού του νόμου δίνει το μέγεθος της ηλεκτροστατικής δύναμης.

Εάν F είναι η δύναμη μεταξύ δύο σημειακών φορτίων q1 και q2, και r είναι η απόσταση μεταξύ των φορτίων, τότε σύμφωνα με το νόμο του Κουλόμπ

ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ

Το διηλεκτρικό είναι μια ουσία που έχει την τάση ή την ικανότητα να αποθηκεύει ηλεκτρικά φορτία και ο λόγος της διαπερατότητας του μέσου προς τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου είναι γνωστή ως διηλεκτρική σταθερά.

Διανυσματική μορφή του νόμου του Κουλόμπ

Η δύναμη έχει και μέγεθος και κατεύθυνση και επομένως είναι διανυσματικό μέγεθος. Ο νόμος του Coulomb μπορεί να γραφτεί με τη μορφή διανύσματος. Η ηλεκτροστατική δύναμη F1 που υφίσταται ένα φορτίο q1 στο διάνυσμα θέσης r1 σε ένα άλλο φορτίο q2 στο διάνυσμα θέσης r2 στο διάστημα είναι ίση με,

Μερικά σημαντικά σημεία σχετικά με το νόμο

• Ο νόμος υπακούει στον 3ο νόμο του Νεύτωνα.
• Αυτός ο νόμος εξαρτάται από το μέσο στο οποίο υπάρχει η χρέωση.
• Είναι μια κεντρική δύναμη που σημαίνει ότι δρα κατά μήκος της γραμμής μεταξύ των δύο φορτίων.
• Υπακούει στον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου.
• Η δύναμη του Κουλόμπ είναι εξαιρετικά ισχυρή σε σύγκριση με τη βαρυτική δύναμη. Ωστόσο, σε αντίθεση με τη βαρυτική δύναμη, ακυρώνει, καθώς μπορεί είτε να έλξει είτε να απωθεί.

Περιορισμοί του νόμου του Coulomb

Ορισμένες προϋποθέσεις διέπουν το νόμο του Coulomb και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ελεύθερα όπως οι περισσότεροι άλλοι τύποι. Αυτές οι προϋποθέσεις είναι:

• Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο εάν τα φορτία πρέπει να είναι στατικά ή σταθερά μεταξύ τους.
• Η χρέωση πρέπει να έχει σημείο χρέωσης. ( σφαιρικά συμμετρικό).
• Ο τύπος ισχύει μόνο όταν τα μόρια του διαλύτη μεταξύ των σωματιδίων είναι σημαντικά μεγαλύτερα και από τα δύο φορτία.
• Η χρέωση πρέπει να είναι μια ξεχωριστή βαθμολογική χρέωση. (δεν πρέπει να επικαλύπτονται)
• Η δύναμη εξαρτάται από το μέσο όπου διατηρούνται τα δύο φορτία.

Συμπέρασμα

Ο Γάλλος Charles de Coulomb ήταν ο πρώτος που δημοσίευσε τη μαθηματική εξίσωση που περιγράφει την ηλεκτροστατική δύναμη μεταξύ δύο αντικειμένων. Ο νόμος του Coulomb δίνει το μέγεθος της δύναμης μεταξύ σημειακών φορτίων ως F=k(q1q2)/r2. Αυτή η δύναμη Coulomb είναι εξαιρετικά βασική, αφού Τα περισσότερα φορτία είναι υπεύθυνα για όλα τα ηλεκτροστατικά φαινόμενα και υπόκεινται στις περισσότερες μακροσκοπικές δυνάμεις.