Kulona likums ir likums, kas apraksta punktveida elektrisko lādiņu mijiedarbības spēkus.
Divu punktu lādiņu mijiedarbības spēka modulis vakuumā ir tieši proporcionāls šo lādiņu moduļu reizinājumam un apgriezti proporcionāls attāluma starp tiem kvadrātam.
Pretējā gadījumā: divu punktu uzlāde vakuums iedarbojas viens uz otru ar spēkiem, kas ir proporcionāli šo lādiņu moduļu reizinājumam, apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātam starp tiem un vērsti pa taisnu līniju, kas savieno šos lādiņus. Šos spēkus sauc par elektrostatiskiem (kuloniem).
Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai likums būtu patiess, ir nepieciešams:
punktveida lādiņi - tas ir, attālums starp lādētiem ķermeņiem ir daudz lielāks par to lielumu - tomēr var pierādīt, ka divu tilpuma sadalījumu lādiņu mijiedarbības spēks ar sfēriski simetriskiem nekrustojas telpiskiem sadalījumiem ir vienāds ar lādiņu mijiedarbības spēku. divi ekvivalenti punktveida lādiņi, kas atrodas sfēriskās simetrijas centros;
viņu nekustīgums. Pretējā gadījumā stājas spēkā papildu efekti: magnētiskais lauks kustīgs lādiņš un atbilstošs papildu Lorenca spēks iedarbojoties uz citu kustīgu lādiņu;
mijiedarbība iekšā vakuums.
Taču ar dažiem pielāgojumiem likums ir spēkā arī lādiņu mijiedarbībai vidē un lādiņu kustībai.
Vektora formā S. Kulona formulējumā likums ir rakstīts šādi:
kur ir spēks, ar kādu lādiņš 1 iedarbojas uz lādiņu 2; - lādiņu lielums; - rādiusa vektors (vektors, kas vērsts no lādiņa 1 uz lādiņu 2 un modulī vienāds ar attālumu starp lādiņiem - ); - proporcionalitātes koeficients. Tādējādi likums norāda, ka viena nosaukuma lādiņi atgrūž (un pretējie lādiņi piesaista).
AT SGSE vienība maksa ir izvēlēta tā, lai koeficients k ir vienāds ar vienu.
AT Starptautiskā mērvienību sistēma (SI) viena no pamatvienībām ir vienība elektriskās strāvas stiprums ampērs, un maksas vienība ir kulons ir tā atvasinājums. Ampērs ir noteikts tā, ka k= c 2 10 −7 gn/ m \u003d 8,9875517873681764 10 9 H m 2 / Cl 2 (vai Ф −1 m). SI koeficientā k ir uzrakstīts šādi:
kur ≈ 8,854187817 10 −12 F/m - elektriskā konstante.
§ 2. Maksas mijiedarbība. Kulona likums
Elektriskie lādiņi mijiedarbojas viens ar otru, tas ir, viena nosaukuma lādiņi viens otru atgrūž, un pretējie lādiņi piesaista. Noteikti elektrisko lādiņu mijiedarbības spēki Kulona likums un ir vērsti pa taisnu līniju, kas savieno punktus, kur koncentrējas lādiņi.
Saskaņā ar Kulona likumu, divu punktu elektrisko lādiņu mijiedarbības spēks ir tieši proporcionāls šajos lādiņos esošo elektroenerģijas daudzumu reizinājumam, apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem un ir atkarīgs no vides, kurā lādiņi atrodas:
kur F- lādiņu mijiedarbības spēks, n(ņūtons);
Viens ņūtons satur ≈ 102 G spēks.
q 1 , q 2 - katra uzlādes elektroenerģijas daudzums, uz(kulons);
Viens kulons satur 6,3 · 10 18 elektronu lādiņus.
r- attālums starp uzlādēm, m;
ε a - vides (materiāla) absolūtā caurlaidība; šī vērtība raksturo tās vides elektriskās īpašības, kurā atrodas mijiedarbības lādiņi. Starptautiskajā vienību sistēmā (SI) ε a mēra ( f/m). Vides absolūtā caurlaidība
kur ε 0 ir elektriskā konstante, kas vienāda ar vakuuma (tukšuma) absolūto caurlaidību. Tas ir vienāds ar 8,86 10 -12 f/m.
ε vērtību, kas parāda, cik reizes noteiktā vidē elektriskie lādiņi mijiedarbojas viens ar otru vājāk nekā vakuumā (1. tabula), sauc. caurlaidība. ε vērtība ir dotā materiāla absolūtās caurlaidības attiecība pret vakuuma caurlaidību:
Vakuumam ε = 1. Gaisa dielektriskā konstante ir praktiski tuva vienībai.
1. tabula
Dažu materiālu dielektriskā konstante
Pamatojoties uz Kulona likumu, varam secināt, ka lielie elektriskie lādiņi mijiedarbojas spēcīgāk nekā mazie. Palielinoties attālumam starp lādiņiem, to mijiedarbības spēks ir daudz vājāks. Tātad, palielinoties attālumam starp lādiņiem 6 reizes, to mijiedarbības spēks samazinās 36 reizes. Kad attālums starp lādiņiem tiek samazināts 9 reizes, to mijiedarbības spēks palielinās par 81 reizi. Lādiņu mijiedarbība ir atkarīga arī no materiāla starp lādiņiem.
Piemērs. Starp elektriskajiem lādiņiem J 1 = 2 10 -6 uz un J 2 \u003d 4,43 10 -6 uz atrodas 0,5 attālumā m, tiek novietota vizla (ε = 6). Aprēķināt norādīto lādiņu mijiedarbības spēku.
Risinājums. Formulā aizstājot zināmo daudzumu vērtības, mēs iegūstam:
Ja vakuumā elektriskie lādiņi mijiedarbojas ar spēku F c, tad starp šiem lādiņiem novietojot, piemēram, porcelānu, to mijiedarbību var vājināt 6,5 reizes, t.i., ε reizes. Tas nozīmē, ka mijiedarbības spēku starp lādiņiem var definēt kā attiecību
Piemērs. Tāda paša nosaukuma elektriskie lādiņi vakuumā mijiedarbojas ar spēku F c = 0,25 n. Ar kādu spēku atgrūdīs divus lādiņus, ja atstarpi starp tiem piepildīs ar bakelītu? Šī materiāla dielektriskā konstante ir 5.
Risinājums. Elektrisko lādiņu mijiedarbības spēks
Tā kā viens ņūtons ≈ 102 G spēks, tad 0,05 n ir 5.1 G.
Divi punktveida lādiņi iedarbojas viens uz otru ar spēku, kas ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem un tieši proporcionāls to lādiņu reizinājumam (neatkarīgi no lādiņu zīmes)
Dažādos medijos, piemēram, gaisā un ūdenī, mijiedarbojas divi punktveida lādiņi dažāda stipruma. Vides relatīvā caurlaidība raksturo šo atšķirību. Šī ir zināma tabulas vērtība. Gaisam.
Konstante k ir definēta kā
Kulona spēka virziens
Saskaņā ar Ņūtona trešo likumu vienādas dabas spēki rodas pa pāriem, vienādi pēc lieluma, pretējā virzienā. Ja mijiedarbojas divi nevienlīdzīgi lādiņi, spēks, ar kādu lielākais lādiņš iedarbojas uz mazāko (B uz A), ir vienāds ar spēku, ar kādu mazākais iedarbojas uz lielāko (A uz B).
Interesanti, ka dažādiem fizikas likumiem ir daži kopīgas iezīmes. Atcerēsimies gravitācijas likumu. Arī gravitācijas spēks ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam, bet jau starp masām, un neviļus rodas doma, ka šim modelim ir dziļa nozīme. Līdz šim neviens nav spējis pasniegt gravitāciju un elektrību kā divas dažādas vienas būtības izpausmes.
Spēks šeit mainās arī apgriezti atkarībā no attāluma kvadrāta, bet elektrisko spēku un gravitācijas spēku lieluma atšķirība ir pārsteidzoša. Mēģinot noteikt gravitācijas un elektrības kopīgo raksturu, mēs atklājam tādu elektrisko spēku pārākumu pār gravitācijas spēkiem, ka ir grūti noticēt, ka abiem ir viens un tas pats avots. Kā var teikt, ka viens ir stiprāks par otru? Galu galā viss ir atkarīgs no tā, kāda ir masa un kāda ir maksa. Strīdoties par to, cik spēcīga gravitācija darbojas, jums nav tiesību teikt: "Ņemsim tāda un tāda izmēra masu", jo jūs pats to izvēlaties. Bet, ja ņemam to, ko mums piedāvā pati Daba (viņas skaitļus un mērus, kuriem nav nekāda sakara ar mūsu collām, gadiem, mūsu mēriem), tad varam salīdzināt. Mēs ņemsim elementāri uzlādētu daļiņu, piemēram, elektronu. Divas elementārdaļiņas, divi elektroni elektriskā lādiņa dēļ viens otru atgrūž ar spēku, kas ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem, un gravitācijas dēļ tie atkal tiek piesaistīti viens otram ar spēku, kas ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam. .
Jautājums: kāda ir gravitācijas spēka un elektriskā spēka attiecība? Gravitācija ir saistīta ar elektrisko atgrūšanos tāpat kā viens ar skaitli ar 42 nullēm. Tas ir dziļi mulsinoši. No kurienes varētu rasties tik milzīgs skaits?
Cilvēki meklē šo milzīgo faktoru citās dabas parādībās. Viņi iet cauri visādiem lieli skaitļi, un, ja jums ir nepieciešams liels skaitlis, kāpēc neņemt, teiksim, Visuma diametra attiecību pret protona diametru - pārsteidzoši, ka arī tas ir skaitlis ar 42 nullēm. Un viņi saka: varbūt šis koeficients ir vienāds ar protona diametra attiecību pret Visuma diametru? Tā ir interesanta doma, taču, Visumam pakāpeniski paplašinās, ir jāmainās arī gravitācijas konstantei. Lai gan šī hipotēze vēl nav atspēkota, mums nav nekādu pierādījumu tai par labu. Gluži pretēji, daži pierādījumi liecina, ka gravitācijas konstante šādā veidā nemainījās. Šis milzīgais skaits joprojām ir noslēpums līdz mūsdienām.
Publikācijas pēc D. Jankoli materiāliem. "Fizika divos sējumos" 1984 2. sējums.
Starp elektriskajiem lādiņiem pastāv spēks. Kā tas ir atkarīgs no lādiņu lieluma un citiem faktoriem?
Šo jautājumu 1780. gados pētīja franču fiziķis Šarls Kulons (1736-1806). Gravitācijas konstantes noteikšanai viņš izmantoja vērpes līdzsvaru, kas ir ļoti līdzīgs Cavendish izmantotajam.
Ja lodei tiek pielikts lādiņš uz vītnes piekārtā stieņa galā, stienis nedaudz novirzās, vītne sagriežas, un vītnes griešanās leņķis būs proporcionāls spēkam, kas iedarbojas starp lādiņiem (vērpes līdzsvars) . Ar šīs ierīces palīdzību Kulons noteica spēka atkarību no lādiņu lieluma un attāluma starp tiem.
Tajos laikos nebija ierīču precīza definīcija lādiņš, bet Kulonam izdevās sagatavot nelielas bumbiņas ar zināmu lādiņa attiecību. Ja uzlādēta vadoša bumbiņa, viņš sprieda, nonāk saskarē ar tieši tādu pašu neuzlādētu lodi, tad pirmās lādiņš simetrijas dēļ tiks vienādi sadalīts starp abām bumbiņām.
Tas viņam deva iespēju saņemt nodevas, kas bija 1/2, 1/4 utt. no oriģināla.
Neskatoties uz dažām grūtībām, kas saistītas ar lādiņu indukciju, Kulonam izdevās pierādīt, ka spēks, ar kādu viens uzlādēts ķermenis iedarbojas uz citu mazu lādētu ķermeni, ir tieši proporcionāls katra no tiem elektriskajam lādiņam.
Citiem vārdiem sakot, ja kāda no šiem ķermeņiem lādiņš tiek dubultots, tad arī spēks tiek dubultots; ja abu ķermeņu lādiņi tiek dubultoti vienlaikus, tad spēks kļūs četras reizes lielāks. Tas ir taisnība, ja attālums starp ķermeņiem paliek nemainīgs.
Mainot attālumu starp ķermeņiem, Kulons atklāja, ka spēks, kas darbojas starp tiem, ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam: ja attālums, teiksim, dubultojas, spēks kļūst četras reizes mazāks.
Tātad, Kulons secināja, spēks, ar kādu viens mazs lādēts ķermenis (ideālā gadījumā punktveida lādiņš, t.i., ķermenis kā materiāls punkts, kuram nav telpisku izmēru) iedarbojas uz citu lādētu ķermeni, ir proporcionāls to lādiņu reizinājumam. J 1 un J 2 un ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātam starp tiem:
Šeit k- proporcionalitātes koeficients.
Šī attiecība ir pazīstama kā Kulona likums; tā derīgumu apstiprināja rūpīgi eksperimenti, kas ir daudz precīzāki nekā Kulona oriģinālie, grūti pavairojami eksperimenti. Eksponents 2 šobrīd ir iestatīts ar precizitāti 10 -16 , t.i. tas ir vienāds ar 2 ± 2×10 -16 .
Tā kā mums tagad ir darīšana ar jaunu vērtību - elektriskais lādiņš, varam izvēlēties tādu mērvienību, lai konstante k formulā būtu vienāda ar vienu. Patiešām, šāda vienību sistēma fizikā tika plaši izmantota vēl nesen.
Šī ir CGS (centimetrs-grams-sekunde) sistēma, kas izmanto elektrostatisko uzlādes vienību CGS. Pēc definīcijas divi mazi ķermeņi, katrs ar 1 CGSE lādiņu, kas atrodas 1 cm attālumā viens no otra, mijiedarbojas ar 1 dina spēku.
Tomēr tagad lādiņš visbiežāk tiek izteikts SI sistēmā, kur tā mērvienība ir kulons (C).
Precīza kulona definīcija caur elektrība un magnētiskais lauks tiks dots vēlāk.
SI sistēmā konstante k ir vērtība k\u003d 8,988 × 10 9 Nm 2 / Cl 2.
Lādiņi, kas rodas no elektrifikācijas berzes rezultātā parastajiem priekšmetiem (ķemmes, plastmasas lineāli utt.), pēc lieluma ir mikrokuloni un mazāk (1 μC = 10 -6 C).
Elektronu lādiņš (negatīvs) ir aptuveni vienāds ar 1,602 × 10 -19 C. Tas ir mazākais zināmais lādiņš; tam ir būtiska nozīme, un to apzīmē ar simbolu e, to bieži sauc par elementāro lādiņu.
e\u003d (1,6021892 ± 0,0000046) × 10–19 C vai e≈ 1,602 × 10 -19 C.
Tā kā ķermenis nevar iegūt vai zaudēt daļu no elektrona, ķermeņa kopējam lādiņam ir jābūt veselam skaitļa reizinājumam elementārais lādiņš. Viņi saka, ka lādiņš ir kvantificēts (t.i., tam var būt tikai atsevišķas vērtības). Tomēr, tā kā elektronu lādiņš e ir ļoti mazs, mēs parasti nepamanām makroskopisko lādiņu diskrētumu (apmēram 10 13 elektroni atbilst 1 μC lādiņam) un uzskatām lādiņu par nepārtrauktu.
Kulona formula raksturo spēku, ar kādu viens lādiņš iedarbojas uz otru. Šis spēks ir vērsts pa līniju, kas savieno lādiņus. Ja lādiņu zīmes ir vienādas, tad spēki, kas iedarbojas uz lādiņiem, ir vērsti pretējos virzienos. Ja lādiņu pazīmes ir dažādas, tad spēki, kas iedarbojas uz lādiņiem, ir vērsti viens pret otru.
Ņemiet vērā, ka saskaņā ar Ņūtona trešo likumu spēks, ar kādu viens lādiņš iedarbojas uz otru, ir vienāds pēc lieluma un pretējs virzienam spēkam, ar kādu otrais lādiņš iedarbojas uz pirmo.
Kulona likumu var uzrakstīt vektora formā tāpat kā likumu smagumsŅūtons:
kur F 12 - spēka vektors, kas iedarbojas uz lādiņu J 1 sānu uzlāde J 2,
- attālums starp uzlādēm,
- vienības vektors, kas vērsts no J 2 k J 1.
Jāpatur prātā, ka formula ir piemērojama tikai ķermeņiem, kuru attālums ir daudz lielāks par to izmēriem. Ideālā gadījumā tās ir punktu maksas. Ierobežota izmēra ķermeņiem ne vienmēr ir skaidrs, kā aprēķināt attālumu r starp tām, jo īpaši tāpēc, ka lādiņu sadalījums var būt neviendabīgs. Ja abi ķermeņi ir sfēras ar vienmērīgu lādiņu sadalījumu, tad r nozīmē attālumu starp sfēru centriem. Ir arī svarīgi saprast, ka formula nosaka spēku, kas iedarbojas uz doto lādiņu no viena lādiņa. Ja sistēma ietver vairākus (vai daudzus) lādētus ķermeņus, tad iegūtais spēks, kas iedarbojas uz doto lādiņu, būs to spēku rezultējošais (vektora summa), kas iedarbojas no citiem lādiņiem. Konstante k Kulona likuma formulā parasti tiek izteikta kā cita konstante, ε 0
, tā sauktā elektriskā konstante, kas ir saistīta ar k attiecība k = 1/(4πε 0). Paturot to prātā, Kulona likumu var pārrakstīt šādā formā:
kur ar līdz šim augstāko precizitāti
vai noapaļots
Lielāko daļu citu elektromagnētisko teoriju vienādojumu rakstīšana tiek vienkāršota, izmantojot ε 0 , tāpēc ka 4π gala rezultāts bieži tiek samazināts. Tāpēc mēs parasti izmantosim Kulona likumu, pieņemot, ka:
Kulona likums apraksta spēku, kas darbojas starp diviem lādiņiem miera stāvoklī. Kad lādiņi pārvietojas, starp tiem rodas papildu spēki, un mēs tos apspriedīsim nākamajās nodaļās. Šeit tiek ņemtas vērā tikai maksas miera stāvoklī; šo elektrības doktrīnas atzaru sauc elektrostatika.
Turpinājums sekos. Īsumā par šādu publikāciju:
Elektriskais lauks ir viens no diviem komponentiem elektromagnētiskais lauks, kas ir vektora lauks, kas pastāv ap ķermeņiem vai daļiņām, kuriem ir elektriskais lādiņš, vai kas rodas, mainoties magnētiskajam laukam.
Komentāri un ieteikumi tiek pieņemti un laipni gaidīti!
Visbiežāk uzdotie jautājumi
Vai ir iespējams uztaisīt zīmogu uz dokumenta pēc sniegtā parauga? Atbilde Jā, tas ir iespējams. Iesniedziet mūsu epasta adrese skenēta kopija vai fotoattēls laba kvalitāte un mēs izveidosim nepieciešamo dublikātu.
Kādus maksājumu veidus jūs pieņemat?
Atbilde Samaksāt par dokumentu var brīdī, kad to saņem kurjers, pēc aizpildīšanas pareizības un diploma kvalitātes pārbaudes. To var izdarīt arī pasta uzņēmumu birojā, kas piedāvā skaidras naudas piegādes pakalpojumus.
Visi dokumentu piegādes un apmaksas noteikumi ir aprakstīti sadaļā "Maksājums un piegāde". Esam gatavi uzklausīt arī jūsu ieteikumus par dokumenta piegādes un apmaksas noteikumiem.
Vai varu būt drošs, ka pēc pasūtījuma veikšanas nepazudīsi ar manu naudu? Atbilde Mums ir diezgan ilga pieredze diplomu izgatavošanas jomā. Mums ir vairākas vietnes, kuras tiek pastāvīgi atjauninātas. Mūsu speciālisti strādā dažādās valsts daļās, dienā noformējot vairāk nekā 10 dokumentus. Gadu gaitā mūsu dokumenti ir palīdzējuši daudziem cilvēkiem atrisināt nodarbinātības problēmas vai pāriet uz labāk apmaksātu darbu. Mēs esam izpelnījušies klientu uzticību un atzinību, tāpēc mums nav nekāda iemesla to darīt. Turklāt to vienkārši nav iespējams izdarīt fiziski: jūs maksājat par savu pasūtījumu brīdī, kad to saņemat savās rokās, priekšapmaksas nav.
Vai es varu pasūtīt diplomu jebkurā augstskolā? Atbilde Vispār jā. Mēs šajā jomā strādājam gandrīz 12 gadus. Šajā laikā ir izveidota gandrīz pilnīga gandrīz visu valsts un ārvalstu augstskolu izsniegto dokumentu datubāze. dažādi gadi izdošana. Viss, kas Jums nepieciešams, ir izvēlēties augstskolu, specialitāti, dokumentu un aizpildīt pasūtījuma veidlapu.
Kā rīkoties, ja dokumentā atrodu drukas un kļūdas?
Atbilde Saņemot dokumentu no mūsu kurjera vai pasta uzņēmuma, iesakām rūpīgi pārbaudīt visas detaļas. Ja tiek konstatēta drukas kļūda, kļūda vai neprecizitāte, jums ir tiesības neizņemt diplomu, un jums par konstatētajiem trūkumiem ir personīgi jāpaziņo kurjeram vai rakstīšana nosūtot e-pastu.
AT tik drīz cik vien iespējams Mēs labosim dokumentu un nosūtīsim to atkārtoti uz norādīto adresi. Protams, piegādi apmaksās mūsu uzņēmums.
Lai izvairītos no šādiem pārpratumiem, pirms sākotnējās veidlapas aizpildīšanas nosūtām uz klienta pastu topošā dokumenta maketu pārbaudei un galīgās versijas apstiprināšanai. Pirms dokumenta nosūtīšanas ar kurjeru vai pastu, papildus uzņemam foto un video (t.sk ultravioletais spīdums), lai jums būtu vizuāls priekšstats par to, ko jūs galu galā iegūstat.
Kas jādara, lai pasūtītu diplomu savā uzņēmumā?
Atbilde Lai pasūtītu dokumentu (sertifikātu, diplomu, akadēmisko sertifikātu u.c.), ir jāaizpilda tiešsaistes pasūtījuma veidlapa mūsu mājaslapā vai jānorāda savs e-pasts, lai mēs jums nosūtītu anketas veidlapu, kas jāaizpilda un jānosūta. atpakaļ pie mums.
Ja nezināt, ko norādīt kādā pasūtījuma veidlapas/anketas laukā, atstājiet tos tukšus. Tāpēc visu trūkstošo informāciju noskaidrosim pa tālruni.
Jaunākās atsauksmes
Valentīna:
Jūs izglābāt mūsu dēlu no atlaišanas! Fakts ir tāds, ka pēc skolas pamešanas dēls devās armijā. Un, kad viņš atgriezās, viņš negribēja atgūties. Strādāja bez grāda. Bet nesen viņi sāka atlaist visus, kuriem nav “garozas. Tāpēc nolēmām ar Jums sazināties un nenožēlojām! Tagad strādā mierīgi un ne no kā nebaidās! Paldies!