Fizyka prawa Coulomba

Prawo Coulomba, matematyczny opis siły elektrycznej między naładowanymi obiektami. Sformułowany przez XVIII-wiecznego francuskiego fizyka Charlesa Augustina de Coulomba jest analogiczny do prawa grawitacji Izaaka Newtona.

elektryczność: prawo Coulomba

Elektryczność statyczna jest znanym zjawiskiem elektrycznym, w którym naładowane cząstki są przenoszone z jednego ciała na drugie. Na przykład jeśli

Zarówno siły grawitacyjne, jak i elektryczne maleją wraz z kwadratem odległości między obiektami, a obie siły działają wzdłuż linii między nimi. Jednak w prawie Coulomba wielkość i znak siły elektrycznej są determinowane przez ładunek elektryczny, a nie masę obiektu. Zatem ładunek determinuje wpływ elektromagnetyzmu na ruch naładowanych obiektów. Ładunek jest podstawową właściwością materii. Każdy składnik materii ma ładunek elektryczny o wartości, która może być dodatnia, ujemna lub zerowa. Na przykład elektrony są naładowane ujemnie, a jądra atomowe są naładowane dodatnio. Większość materiałów sypkich ma równą ilość ładunku dodatniego i ujemnego, a zatem ma zerowy ładunek netto.

Według Coulomba siła elektryczna dla ładunków w spoczynku ma następujące właściwości:

1. Jak ładunki odpychają się; w przeciwieństwie do ładunków przyciągają. Zatem dwa ładunki ujemne odpychają się nawzajem, podczas gdy ładunek dodatni przyciąga ładunek ujemny.

2. Przyciąganie lub odpychanie działa wzdłuż linii między dwoma ładunkami.

3. Wielkość siły zmienia się odwrotnie jako kwadrat odległości między dwoma ładunkami. Dlatego, jeśli odległość między dwoma ładunkami zostanie podwojona, przyciąganie lub odpychanie staje się słabsze, zmniejszając się do jednej czwartej pierwotnej wartości. Jeśli ładunki zbliżą się 10-krotnie, wielkość siły wzrośnie 100-krotnie.

4. Wielkość siły jest proporcjonalna do wartości każdego ładunku. Jednostką używaną do pomiaru ładunku jest kulomb (C). Gdyby istniały dwa ładunki dodatnie, jeden kulomb 0,1, a drugi kulomb 0,2, odpychałyby się one z siłą zależną od produktu 0,2 × 0,1. Zatem jeśli każdy z ładunków zostanie zmniejszony o połowę, odpychanie zostanie zmniejszone do jednej czwartej jego poprzedniej wartości.