Ποιοι παράγοντες καθορίζουν το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ δύο σωματιδίων;
1. Φορτίο των σωματιδίων (Q1 και Q2):
* Άμεση αναλογικότητα: Η δύναμη είναι άμεσα ανάλογη με το προϊόν των φορτίων των δύο σωματιδίων. Αυτό σημαίνει ότι αν διπλασιάσετε το φορτίο ενός σωματιδίου, η δύναμη διπλασιάζεται. Εάν διπλασιάσετε το φορτίο και των δύο σωματιδίων, τα τετραπλασιάματα δύναμης.
* Όπως οι χρεώσεις απωθεί, σε αντίθεση με τις χρεώσεις προσελκύουν: Εάν οι χρεώσεις έχουν το ίδιο σημάδι (τόσο θετικό ή και τα δύο αρνητικά), απωθούν ο ένας τον άλλον. Εάν έχουν αντίθετα σημάδια (ένα θετικό και ένα αρνητικό), προσελκύουν ο ένας τον άλλον.
2. Απόσταση μεταξύ των σωματιδίων (r):
* Αντίστροφη τετράγωνη νόμος: Η δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των κέντρων των δύο σωματιδίων. Αυτό σημαίνει ότι αν διπλασιάσετε την απόσταση, η δύναμη μειώνεται κατά συντελεστή τεσσάρων. Εάν τριπλασιάσετε την απόσταση, η δύναμη μειώνεται κατά συντελεστή εννέα.
3. Διαπερατότητα του μέσου (ε):
* Ο ρόλος του μέσου: Η ηλεκτρική δύναμη επηρεάζεται από το μέσο που περιβάλλει τα σωματίδια. Η διαπερατότητα (ε) του μέσου αντιπροσωπεύει την ικανότητά του να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια. Μια υψηλότερη διαπερατότητα σημαίνει ότι το μέσο μειώνει τη δύναμη μεταξύ των φορτίων. Για παράδειγμα, η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων είναι ασθενέστερη στο νερό από ό, τι στον αέρα, επειδή το νερό έχει υψηλότερη διαπερατότητα από τον αέρα.
Μαθηματική εκπροσώπηση:
Ο νόμος του Coulomb εκφράζει αυτή τη σχέση μαθηματικά:
f =k * (q1 * q2) / r²
όπου:
* F είναι το μέγεθος της ηλεκτροστατικής δύναμης
* K είναι η σταθερά του Coulomb (περίπου 8.98755 × 10⁹ n⋅m²/c²)
* Q1 και Q2 είναι τα μεγέθη των χρεώσεων
* r είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων των χρεώσεων
Συνοπτικά:
* Η δύναμη μεταξύ δύο φορτισμένων σωματιδίων είναι ισχυρότερη με μεγαλύτερες χρεώσεις και μειώνεται ταχέως με την αύξηση της απόστασης.
* Το περιβάλλον μέσο επηρεάζει τη δύναμη, με υψηλότερη διαπερατότητα που οδηγεί σε μια ασθενέστερη δύναμη.
