쿨롱의 법칙, 정의 및 공식 - 전기 점 전하와 그 상호 작용

대전된 물체 사이에는 서로를 끌어당기거나 밀어낼 수 있는 상호 작용력이 있습니다. 쿨롱의 법칙은 이 힘을 설명하고 몸 자체의 크기와 모양에 따라 작용 정도를 보여줍니다. 이 물리적 법칙은 이 기사에서 논의될 것입니다.

고정 포인트 요금

쿨롱의 법칙은 다른 물체와의 거리보다 훨씬 작은 정지 물체에 적용됩니다. 이러한 물체에는 점전하가 집중되어 있습니다. 물리적 문제를 해결할 때 고려되는 신체의 치수는 무시됩니다. 그들은 정말 중요하지 않습니다.

실제로 정지 상태의 포인트 요금은 다음과 같이 표시됩니다.

이 경우 q₁ 그리고 q₂ - 이것은 긍정적인 전하와 쿨롱 힘이 작용합니다(그림에는 표시되지 않음). 포인트 피처의 크기는 중요하지 않습니다.

메모! 정지 상태의 전하는 서로 주어진 거리에 있으며 문제에서 일반적으로 문자 r로 표시됩니다. 기사에서 이러한 요금은 진공 상태에서 고려됩니다.

Charles Coulomb의 비틀림 균형

1777년 쿨롱이 개발한 이 장치는 나중에 그의 이름을 딴 힘의 의존성을 추론하는 데 도움이 되었습니다. 그것의 도움으로 자극뿐만 아니라 점 전하의 상호 작용이 연구됩니다.

비틀림 저울에는 균형 잡힌 레버가 매달려 있는 수직면에 작은 실크 실이 있습니다. 포인트 차지는 레버 끝에 있습니다.

외력의 작용으로 레버가 수평으로 움직이기 시작합니다. 레버는 실의 탄성력에 의해 균형이 잡힐 때까지 평면에서 움직일 것입니다.

이동하는 과정에서 레버는 수직축에서 특정 각도만큼 벗어납니다. 이를 d로 취하여 회전각이라고 합니다. 이 매개변수의 값을 알면 발생하는 힘의 토크를 찾을 수 있습니다.

Charles Coulomb의 비틀림 균형은 다음과 같습니다.

비례 계수 k 및 전기 상수

쿨롱 법칙의 공식에는 매개 변수 k가 있습니다. 비례 계수 또는 는 전기 상수입니다. 전기 상수 많은 참고서, 교과서, 인터넷에 나와 있으며 셀 필요가 없습니다! 에 기반한 진공 비례 계수 잘 알려진 공식으로 찾을 수 있습니다.

여기 는 전기 상수이고,

- 파이,

진공에서의 비례 계수입니다.

추가 정보! 위에 제시된 매개변수를 알지 못하면 두 점 전하 사이의 상호 작용력을 찾는 것이 작동하지 않습니다.
쿨롱의 법칙의 공식화 및 공식

위의 내용을 요약하면 정전기의 주요 법칙의 공식 공식화를 제공해야합니다. 다음과 같은 형식을 취합니다.

진공 상태에서 정지해 있는 두 점 전하의 상호 작용력은 이러한 전하의 곱에 정비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 또한, 요금의 곱은 모듈로 취해야 합니다!

이 공식에서 q₁ 그리고 q₂ 신체로 간주되는 포인트 요금입니다. 아르 자형² - 정사각형에서 취한 이러한 몸체 사이의 평면상의 거리; k는 비례 계수( 진공용).

쿨롱 힘의 방향과 공식의 벡터 형태

공식을 완전히 이해하기 위해 쿨롱의 법칙을 시각화할 수 있습니다.

에프_1,2 - 두 번째에 대한 첫 번째 전하의 상호 작용의 힘.

에프_2,1 - 첫 번째 전하에 대한 두 번째 전하의 상호 작용의 힘.

또한 정전기 문제를 해결할 때 중요한 규칙을 고려할 필요가 있습니다. 같은 이름의 전하가 반발하고 반대 전하가 끌어 당기는 것입니다. 그림에서 상호 작용력의 위치는 이에 따라 다릅니다.

반대 전하가 고려되면 상호 작용의 힘이 서로를 향하여 매력을 나타냅니다.

벡터 형태의 정전기의 기본 법칙의 공식은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

는 전하 q2의 측면에서 점 전하 q1에 작용하는 힘이며,

는 전하 q2와 전하 q1을 연결하는 반경 벡터이고,

중요한! 공식을 벡터 형식으로 작성하면 두 점 전하의 상호 작용하는 힘을 축에 투영해야 부호가 올바르게 표시됩니다. 이 작업은 형식적이며 메모 없이 정신적으로 수행되는 경우가 많습니다.

쿨롱의 법칙이 실제로 적용되는 경우

정전기의 기본 법칙은 Charles Coulomb의 가장 중요한 발견으로 많은 분야에서 응용되고 있습니다.

유명한 물리학자의 작품은 다양한 장치, 장치, 장치를 발명하는 과정에서 사용되었습니다. 예를 들어, 피뢰침.

피뢰침의 도움으로 주거용 건물과 건물은 뇌우 동안 번개로부터 보호됩니다. 따라서 전기 장비의 보호 수준이 높아집니다.

피뢰침은 ​​다음 원리에 따라 작동합니다. 뇌우 동안 강한 유도 전하가 점차적으로지면에 축적되기 시작하여 위로 올라가 구름에 끌립니다. 이 경우 지면에 다소 큰 전기장이 형성됩니다. 피뢰침 근처에서 전계가 강해지기 때문에 장치 끝에서 코로나 전하가 점화됩니다.

또한 지상에 형성된 전하는 샤를 쿨롱의 법칙에 따라 반대 부호를 가진 구름의 전하에 끌리기 시작합니다. 그 후 공기는 이온화 과정을 거치며 피뢰침의 끝부분에서 전기장의 세기가 약해진다. 따라서 건물에 번개가 들어갈 위험이 최소화됩니다.

메모! 피뢰침이 설치된 건물에 부딪히면 불이 나지 않고 모든 에너지가 땅으로 들어갈 것입니다.

쿨롱의 법칙에 따라 "입자 가속기"라는 장치가 개발되었으며 오늘날 수요가 많습니다.

이 장치에서는 강한 전기장이 생성되어 입자가 떨어지는 에너지를 증가시킵니다.

쿨롱의 법칙에서 힘의 방향

위에서 언급했듯이 두 점 전하의 상호 작용력의 방향은 극성에 따라 다릅니다. 저것들. 같은 이름의 요금은 격퇴하고 반대 요금의 요금은 끌어들입니다.

쿨롱 힘은 반경 벡터라고도 할 수 있습니다. 그들은 그들 사이에 그려진 선을 따라 지시됩니다.

일부 물리적 문제에서 복잡한 모양의 몸체가 제공되며 이는 점 전하로 취할 수 없습니다. 크기를 무시하십시오. 이 상황에서 고려 중인 몸체는 여러 개의 작은 부분으로 나누어져야 하며 각 부분은 쿨롱의 법칙을 사용하여 별도로 계산되어야 합니다.

분할에 의해 얻은 힘 벡터는 대수 및 기하학의 규칙에 따라 요약됩니다. 결과는 이 문제에 대한 답이 될 결과적인 힘입니다. 이 해결 방법을 종종 삼각형 방법이라고 합니다.

법 발견의 역사

위에서 고려한 법칙에 의한 두 점전하의 상호작용은 1785년 Charles Coulomb에 의해 처음으로 증명되었습니다. 물리학자는 비틀림 균형을 사용하여 공식화 된 법칙의 진실성을 입증했으며 작동 원리도 기사에 나와 있습니다.

쿨롱은 또한 구형 축전기 내부에 전하가 없음을 증명했습니다. 그래서 그는 고려중인 물체 사이의 거리를 변경함으로써 정전기력의 크기를 변경할 수 있다는 진술에 도달했습니다.

따라서 쿨롱의 법칙은 여전히 ​​가장 중요한 정전기 법칙이며, 이를 바탕으로 많은 위대한 발견이 이루어졌습니다. 이 기사의 틀 내에서 법률의 공식 표현과 그 구성 요소가 자세히 설명되었습니다.

유사한 기사: