Ο νόμος του Coulomb σε διανυσματική μορφή

"Ο νόμος του Coulomb λέει ότι η δύναμη έλξης/απώθησης μεταξύ δύο ηλεκτρικών φορτίων είναι ευθέως ανάλογη με τα μεγέθη τους και αντιστρόφως ανάλογη με την απόστασή τους".

Ο νόμος του Coulomb δρα κατά μήκος της γραμμής που συνδέει τα δύο κέντρα του φορτισμένου σώματος. Ο νόμος είναι επίσης γνωστός ως νόμος του αντίστροφου τετραγώνου του Coulomb επειδή περιγράφει μια σχέση αντίστροφου τετραγώνου μεταξύ δύναμης και απόστασης μεταξύ δύο φορτισμένων οντοτήτων. Ο νόμος του Κουλόμπ θεωρείται ως ηλεκτρικό ισοδύναμο του Παγκόσμιου Νόμου της Βαρύτητας του Νεύτωνα, καθώς η σχέση που προκύπτει είναι αρκετά παρόμοια με τη βαρυτική δύναμη που ενεργεί μεταξύ δύο μεγάλων μαζών.

Τι είναι οι βαθμωτές και διανυσματικές μορφές;

Η δύναμη που λειτουργεί μεταξύ δύο σημειακών φορτίων μπορεί να υπολογιστεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας αυτόν τον νόμο. Ο όρος «σημειακό φορτίο» χρησιμοποιείται στη φυσική για να περιγράψει εξαιρετικά μικρές οντότητες. Αυτό σημαίνει ότι το γραμμικό μέγεθος των φορτισμένων σωμάτων είναι αρκετά μικρό, ειδικά σε σύγκριση με την απόσταση μεταξύ τους. Ως αποτέλεσμα, η θέαση αυτών των φορτισμένων οντοτήτων ως σημειακών φορτίων καθιστά πολύ πιο εύκολο τον υπολογισμό της ποσότητας των ηλεκτροστατικών δυνάμεων που ασκούνται μεταξύ τους.

Υπάρχουν δύο τύποι φυσικών μεγεθών:βαθμωτοί και διανύσματα. Ένα βαθμωτό είναι ένα μέγεθος με μόνο μέγεθος, ενώ ένα διάνυσμα είναι ένα μέγεθος με κατεύθυνση και μέγεθος. Ένα παράδειγμα διανυσματικής ποσότητας είναι η δύναμη που αντιπροσωπεύεται από ένα βέλος στην κορυφή.

Ο νόμος του Coulomb στη διανυσματική του μορφή

Έστω δύο φορτία, Q1 και Q2, έτσι ώστε τα r1 και r2 να αντιπροσωπεύουν τα διανύσματα θέσης των δύο φορτίων, αντίστοιχα. Τα δύο φορτία θα έλκονται ηλεκτρικά μεταξύ τους.

Λόγω του δεύτερου φορτίου, η δύναμη στο πρώτο φορτίο είναι αντίθετη και ίση σε μέγεθος με τη δύναμη στο δεύτερο φορτίο. Σύμφωνα με το νόμο του Κουλόμπ, κάθε ενέργεια έχει την αντίθετη αντίδρασή της, η οποία στηρίζει τον τρίτο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα.

Η σχετική διαπερατότητα του μέσου,

σημασία του νόμου του Κουλόμπ σε διανυσματική μορφή

Όταν υπάρχει ένα συγκρότημα σημειακών φορτίων, η διανυσματική μορφή του νόμου coulomb είναι κρίσιμη. Σε αυτή την περίπτωση, το άθροισμα των διανυσματικών δυνάμεων που δρουν σε κάθε φορτίο είναι η προκύπτουσα δύναμη που ασκείται σε οποιοδήποτε από τα φορτία. Αυτό είναι γνωστό ως η αρχή της υπέρθεσης.

Συμπέρασμα

Η ηλεκτρική δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ δύο φορτισμένων οντοτήτων. Επιπλέον, αυτός ο νόμος χρησιμοποιείται για την ακριβή εξαγωγή του νόμου του Gauss για γενικές περιπτώσεις. Τα φορτία σε ηρεμία ασκούν τις ακόλουθες ιδιότητες σύμφωνα με το νόμο του Coulomb - όπου παρόμοια φορτία απωθούν το ένα το άλλο και σε αντίθεση με τα φορτία ελκύονται το ένα το άλλο. Η διανυσματική μορφή του νόμου του Κουλόμπ παρέχει την κατεύθυνση των ηλεκτρικών πεδίων που προκαλούνται από φορτία. Δύο αρνητικά φορτία απωθούν το ένα το άλλο, ενώ ένα θετικό φορτίο έλκει ένα αρνητικό φορτίο. Στη φυσική, τα φορτία ενεργούν σύμφωνα με τις γραμμές έλξης τους.