కూలాంగ్ నియమం
రెండు ఆవేశిత వస్తువులు ఒకదానిపై ఒకటి విద్యుత్ బలంతో నెట్టుకుంటాయి లేదా లాగుకుంటాయి. ఏ ఆవేశం పెద్దదైనా ఆ బలం పెరుగుతుంది, కానీ ఆవేశాలు దూరం అయినకొద్దీ బలం చాలా త్వరగా మసకబారుతుంది — వాటి మధ్య దూరం రెట్టింపు అయితే బలం కేవలం పావు వంతుకు పడిపోతుంది.
సూత్రం
F = k · q₁ · q₂ / r²
- F — బలం (N): రెండు ఆవేశాల మధ్య విద్యుత్ నెట్టడం లేదా లాగడం
- k — కూలాంగ్ స్థిరాంకం (N·m²/C²): ఒక స్థిర సంఖ్య, సుమారు తొమ్మిది గుణించు పది ఘాత తొమ్మిది, విద్యుత్ బలపు బలాన్ని నిర్ణయించేది
- q₁ — మొదటి ఆవేశం (C): మొదటి వస్తువుపై ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశం పరిమాణం
- q₂ — రెండో ఆవేశం (C): రెండో వస్తువుపై ఉన్న విద్యుత్ ఆవేశం పరిమాణం
- r — దూరం (m): రెండు ఆవేశాల కేంద్రాల మధ్య దూరం
సాల్వ్ చేసిన ఉదాహరణ
q₁ = 2 μC, q₂ = 1 μC లు అనే రెండు చిన్న ఆవేశాలు 0.1 మీటర్ల దూరంలో ఉన్నాయి. అవి ఒకదానిపై ఒకటి ఉంచే విద్యుత్ బలం ఎంత?
- 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
మీను మీరు పరీక్షించుకోండి
అదే రెండు ఆవేశాలను రెట్టింపు దూరానికి, 0.2 మీటర్లకు లాగారు. కొత్త బలం ఎంత?
- 0.9 N
- సరైన సమాధానం: 0.45 N
- 3.6 N
సరిగ్గా చెప్పారు! దూరం స్క్వేర్లో ఉండడం వల్ల దూరం రెట్టింపు అయితే బలం నాలుగుతో భాగించబడుతుంది: 1.8 N ÷ 4 = 0.45 N.
r ను 0.1 మీటర్ల వద్దే ఉంచి, q₁ ను 4 μC కు రెట్టింపు చేసి, q₂ 1 μC వద్దనే ఉంచారు. కొత్త బలం ఎంత?
- 1.8 N
- 0.9 N
- సరైన సమాధానం: 3.6 N
ఖచ్చితంగా — బలం ప్రతి ఆవేశానికీ నేరుగా అనుపాతంలో ఉంటుంది, కాబట్టి q₁ రెట్టింపు అయితే F రెట్టింపవుతుంది: 1.8 N × 2 = 3.6 N.
ఇక్కడ ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
బెలూన్ను జుట్టుపై రుద్దితే అది గోడకు అంటుకుంటుంది; డ్రైయర్ నుండి తాజా బట్టలు ఒకదానికొకటి అంటుకుని మెరుపులు చేస్తాయి; ఫోటోకాపీయర్ టోనర్ను డ్రమ్లోని ఆవేశిత భాగాల మీదనే లాగుతుంది. ప్రతి సందర్భంలోనూ విడిపోయిన చిన్న ఆవేశాలు — దగ్గరగా ఉంటే భారీగా, దూరంగా ఉంటే త్వరగా మసకబారే — బలంతో నెట్టుకుంటూ లాగుకుంటున్నాయి.
సాధారణ తప్పులు
అంతర్జ్ఞాన దోషం — సగం చేయడం: దూరం రెట్టింపు అయితే బలం సగం అవుతుందని — దూరం స్క్వేర్లో ఉంటుంది, కాబట్టి రెట్టింపు అయితే బలం నాలుగుతో భాగించబడుతుంది (1.8 N అయితే 0.45 N అవుతుంది), మూడు రెట్లు అయితే తొమ్మిదితో భాగించబడుతుంది. ఆవేశాలకు అలాంటి ఘాతం లేదు: ఒక ఆవేశం రెట్టింపు అయితే బలం కేవలం రెట్టింపవుతుంది (1.8 N అయితే 3.6 N), F = k · q₁ · q₂ / r² లో స్క్వేర్ ఉన్నది r కే. బలం వేరు చేయగలదో, కలిపేగలదో గుర్తుంచుకోండి — గురుత్వాకర్షణలో లాగు కాకుండా, ఆవేశాలకు రెండు గుర్తులు ఉంటాయి.
ఇది ఎలా అనుసంధానమవుతుంది
ఇది గురుత్వాకర్షణ యొక్క విద్యుత్ కవలసోదరి: F = k · q₁ · q₂ / r² కు న్యూటన్ నియమపు ఖచ్చితమైన వ్యస్త-వర్గ జ్యామితి ఉంది, ద్రవ్యరాశుల స్థానంలో ఆవేశాలు, పైగా వికర్షణ కూడా. ఇది మొత్తం విద్యుదయస్కాంతత్వ మాడ్యూల్కు ఆధారం — తర్వాతి సామర్థ్యం అనేది ఈ నియమం నెట్టే ఆవేశాన్ని నిల్వ చేసినప్పుడు జరిగేదే, తర్వాతి ప్రతి పాఠం ఆవేశాలు ఇలా సంబంధపడతాయని భావిస్తుంది.