Шта је Кулонов закон?
Кулонов закон се користи у области физике да израчунати електричну силу која делује између два наелектрисана наелектрисања.
Из овог закона је могуће предвидети која ће бити електростатичка сила привлачења или одбијања која постоји између две честице у складу са њиховим електричним наелектрисањем и растојањем између њих.
Кулонов закон своје име дугује француском физичару Шарл-Огњену де Кулому, који је 1875. године прогласио овај закон, а који представља основу електростатике:
„Величина сваке од електричних сила са којима два тачкаста наелектрисања међусобно делују у мировању је директно пропорционална производу величине оба наелектрисања и обрнуто пропорционална квадрату растојања која их раздваја и има правац праве која се спаја њих … Сила је одбојна ако су набоји истог знака, а привлачна ако су супротног предзнака “.
Овај закон је представљен на следећи начин:
- Ф = електрична сила привлачења или одбијања у Њутнима (Н). Као да се оптужбе одбијају, а супротне оптужбе привлаче.
- к = је Кулонова константа или електрична константа пропорционалности. Сила варира у зависности од електричне пропустљивости (ε) медија, било да је то вода, ваздух, уље, вакуум, између осталог.
- Шта = вредност електричних наелектрисања измерених у Цоуломб-у (Ц).
- р = растојање које раздваја наелектрисање и које се мери у метрима (м).
Треба напоменути да је електрична пропустљивост вакуума константна и једна од најчешће коришћених. Израчунава се на следећи начин: ε 0 = 8,8541878176к10-12 Ц.2 / (Нм2). Изузетно је важно узети у обзир пропусност материјала.
Вредност Кулонове константе у Међународном систему мерења је:
Овај закон узима у обзир само интеракцију између два тачкаста набоја истовремено и одређује само силу која постоји између к1 и шта2 не узимајући у обзир оптерећења около.
Цоуломб је успео да утврди својства електростатичке силе развијањем торзионе ваге као инструмента за проучавање, која се састојала од шипке која виси на влакну са способношћу да се увије и врати у почетни положај.
На овај начин, Цоуломб је могао измерити силу која делује на тачку на шипци постављањем неколико наелектрисаних сфера на различита растојања како би измерио привлачну или одбијајућу силу док се шипка окретала.
Електростатичка сила
Електрично пуњење је својство материје и узрок је појава повезаних са електричном енергијом.
Електростатика је грана физике која проучава ефекте који настају у телима у складу са њиховим електричним наелектрисањима у равнотежи.
Електрична сила (Ф) је пропорционална наелектрисањима која су заједно и обрнуто је пропорционална растојању између њих. Ова сила делује наелектрисано између наелектрисања, односно линија између наелектрисања, па је радијални вектор између два наелектрисања.
Према томе, два наелектрисања истог предзнака генеришу позитивну силу, на пример: - ∙ - = + или + ∙ + = +. С друге стране, два наелектрисања са супротним предзнацима генеришу негативну силу, на пример: - ∙ + = - или + ∙ - = -.
Међутим, два набоја са истим знаком се одбијају (+ + / - -), али два набоја са различитим знаковима привлаче (+ - / - +).
Пример: ако рукавицом натрљате тефлонску траку, рукавица је позитивно напуњена, а трака негативно напуњена, па се, кад се приближе, међусобно привлаче. Сада, ако надувени балон протрљамо косом, балон ће се напунити негативном енергијом и када се приближи тефлонској траци, обојица се одбијају јер имају исту врсту наелектрисања.
Такође, ова сила зависи од електричног наелектрисања и растојања између њих, она је основни принцип електростатике, као и закон који се примењује на наелектрисане наелектрисања у референтном оквиру.
Вреди напоменути да се на малим растојањима силе електричних наелектрисања повећавају, а на великим растојањима силе електричних наелектрисања се смањују, односно смањују се удаљавањем наелектрисања.
Величина силе
Величина електромагнетне силе је она која делује на тела која садрже електрични набој и која може довести до физичке или хемијске трансформације, јер се тела могу међусобно привлачити или одбијати.
Према томе, величина која делује на два електрична наелектрисања једнака је константи средине у којој се налазе електрични набоји количником између производа сваког од њих и растојања које их раздваја на квадрат.
Величина електростатичке силе пропорционална је производу величине наелектрисања к1 јер2. Електростатичка сила из близине је врло моћна.
Примери Кулоновог закона
Испод су различити примери вежби у којима треба применити Кулонов закон.
Пример 1
Имамо два електрична наелектрисања, једно од + 3ц и једно од -2ц, раздвојено растојањем од 3м. Да би се израчунала сила која постоји између оба наелектрисања, потребно је помножити константу К са производом оба наелектрисања. Као што се може видети на слици, добијена је негативна сила.
Илустровани пример примене Куломовог закона:
Пример 2
Имамо терет 6 к 10-6Ц (к1) који је удаљен 2м од оптерећења -4 к 10-6Ц (к2). Па колика је величина силе између ова два набоја?
до. Коефицијенти се множе: 9 к 6 к 4 = 216.
б. Експоненти се додају алгебарски: -6 и -6 = -12. Сада -12 + 9 = -3.
Одговор: Ф = 54 к 10-3 Н.
Примери вежби
1. Имамо оптерећење 3 к 10-6Ц (к1) и још један терет од -8 к 10-6Ц (к2) на растојању од 2 м. Колика је величина привлачне силе која постоји између њих две?
Одговор: Ф = 54 Кс 10-3 Н.
2. Одредити силу која делује између два електрична наелектрисања 1 к 10-6Ц (к1) и још 2,5 к 10 оптерећења-6Ц (к2), који мирују и налазе се у вакууму на растојању од 5 цм (не заборавите да цм доведете у м пратећи Међународни систем мерења).
Одговор: Ф = 9 Н.
