Kulona likums
Divi uzlādēti ķermeņi grūž vai velk viens otru ar elektrisku spēku. Šis spēks aug, ja kāds no lādiņiem ir lielāks, bet tas ātri izzūd, lādiņiem attālinoties — attāluma dubultošana sadala spēku tikai ceturtajā daļā.
Formula
F = k · q₁ · q₂ / r²
- F — spēks (N): elektriskais grūdiens vai vilkšana starp diviem lādiņiem
- k — Kulona konstante (N·m²/C²): fiksēts skaitlis, aptuveni deviņi reiz desmit devītajā pakāpē, kas nosaka elektriskā spēka stiprumu
- q₁ — pirmais lādiņš (C): elektriskā lādiņa daudzums uz pirmā ķermeņa
- q₂ — otrais lādiņš (C): elektriskā lādiņa daudzums uz otrā ķermeņa
- r — attālums (m): attālums starp abu lādiņu centriem
Izrēķināts piemērs
Divi sīki lādiņi, q₁ = 2 μC un q₂ = 1 μC, sēž 0.1 metru attālumā. Kādu elektrisko spēku tie izdara viens uz otru?
- q₁ = 2 μC
- q₂ = 1 μC
- r = 0.1 m
- F = k · q₁ · q₂ / r²
- F = (9×10⁹ · 2×10⁻⁶ · 1×10⁻⁶) / (0.1)²
F = 1.8 N
Pārbaudi sevi
Tie paši divi lādiņi tiek pavilkti izšķirti uz divkāršu attālumu, 0.2 metri. Kāds ir jaunais spēks?
- 0.9 N
- Pareizā atbilde: 0.45 N
- 3.6 N
Pareizi! Attāluma dubultošana dala spēku ar četri, tā kā attālums ir kvadrātā: 1.8 N ÷ 4 = 0.45 N.
R noturot 0.1 metri, q₁ tiek dubultots uz 4 μC, kamēr q₂ paliek 1 μC. Kāds ir jaunais spēks?
- 1.8 N
- 0.9 N
- Pareizā atbilde: 3.6 N
Tieši tā — spēks ir tieši proporcionāls katram lādiņam, tāpēc q₁ dubultošana dubulto F: 1.8 N × 2 = 3.6 N.
Kur tu to redzi
Ieberzē balonu pret matiem, un tas pielīp pie sienas; drēbes, tikko no žāvētāja, pielīp viena pie otras un dzirksteļo; kopētājs velk toneri tieši uz uzlādētajām bungu daļām. Katrā gadījumā sīki atdalīti lādiņi grūž un velk ar spēku, kas ir milzīgs tuvumā un ātri izzūd ar attālumu.
Biežākās kļūdas
Refleksa kļūda ir halvēšana: dubulto attālumu, puse spēka — attālums ir kvadrātā, tāpēc tā dubultošana dala spēku ar četri (1.8 N kļūst 0.45 N), un trīskāršošana dala ar deviņi. Lādiņiem nav tādas pakāpes: viena lādiņa dubultošana vienkārši dubulto spēku (1.8 N kļūst 3.6 N), un tikai r formulā F = k · q₁ · q₂ / r² nes kvadrātu. Atceries, ka spēks var grūzt izšķir vai vilkt kopā — atšķirībā no gravitācijas, lādiņi nāk divās zīmēs.
Kā tas savienojas
Šī ir gravitācijas elektriskais dvīnis: F = k · q₁ · q₂ / r² ir tieši Ņūtona likuma apgriezti kvadrātiskā ģeometrija, mainot masas pret lādiņiem un pievienojot atgrūšanu. Tas enkuro visu elektromagnētisma moduli — kapacitāte, tālāk, ir tas, kas notiek, kad tu uzglabā lādiņu, ko šis likums grūž apkārt, un katra vēlākā stunda pieņem, ka lādiņi mijiedarbojas šādi.