Πώς καθορίζετε την ελκυστική ηλεκτρική δύναμη μεταξύ ηλεκτρονίου και πρωτονίου;
Κατανόηση των βασικών
* Νόμος του Coulomb: Αυτός ο θεμελιώδης νόμος περιγράφει τη δύναμη μεταξύ φορτισμένων αντικειμένων. Δηλώνει ότι η δύναμη είναι άμεσα ανάλογη με το προϊόν των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους.
* χρεώσεις: Τα ηλεκτρόνια φέρουν αρνητικό φορτίο (-1.602 x 10⁻ ⁹ coulombs) και τα πρωτόνια φέρνουν θετικό φορτίο (+1.602 x 10⁻ ⁹ coulombs).
* απόσταση: Η απόσταση μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πρωτονίου είναι κρίσιμη.
Formula
Ο τύπος του νόμου του Coulomb είναι:
`` `
F =(k * q₁ * q₂) / r²
`` `
Οπου:
* f είναι η ηλεκτροστατική δύναμη (στα Newtons)
* k Είναι η σταθερά του Coulomb (8.98755 × 10⁹ n θέση m²/c²)
* q₁ είναι η φόρτιση του πρώτου αντικειμένου (Electron)
* q₂ είναι η φόρτιση του δεύτερου αντικειμένου (πρωτόνιο)
* r είναι η απόσταση μεταξύ των χρεώσεων (σε μέτρα)
Υπολογισμός της δύναμης
1. Αντικαταστήστε τις τιμές:
* q₁ =-1.602 x 10⁻ ⁹ Coulombs
* q₂ =+1.602 x 10⁻ ⁹ coulombs
* k =8.98755 × 10⁹ n⋅m²/c²
* r =η απόσταση μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πρωτονίου (πρέπει να γνωρίζετε αυτήν την τιμή)
2. Υπολογίστε τη δύναμη:
* F =(8.98755 × 10⁹ n⋅m² / c² * -1.602 x 10⁻ ⁹ Coulombs * +1.602 x 10⁻ ⁹ Coulombs) / r²
Παράδειγμα
Ας πούμε ότι η απόσταση μεταξύ του ηλεκτρονίου και του πρωτονίου είναι 10 ⁰ μέτρα (μια τυπική ατομική απόσταση).
* F =(8.98755 × 10⁹ n⋅m² / c² * -1.602 x 10⁻ ⁹ coulombs * +1.602 x 10⁻ ⁹ coulombs) / (10⁻⁰ m) 2
* F ≈ 2,307 x 10⁻⁸ Newtons
Σημαντική σημείωση:
* Η δύναμη είναι ελκυστική επειδή οι χρεώσεις έχουν αντίθετα σημάδια. Εάν ήταν το ίδιο σημάδι, η δύναμη θα ήταν απωθητική.
* Η δύναμη μεταξύ ενός ηλεκτρονίου και του πρωτονίου είναι εξαιρετικά ισχυρή σε πολύ μικρές αποστάσεις, όπως αυτές που βρέθηκαν μέσα σε ένα άτομο.
* Αυτή η δύναμη είναι υπεύθυνη για τη συγκράτηση ηλεκτρόνων σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου.
