Coulomb Yasası
İki yüklü cisim birbirine elektriksel bir kuvvetle iter ya da çeker. Yüklerden biri büyüdükçe bu kuvvet artar, ama yükler birbirinden uzaklaştıkça çok hızlı zayıflar — aralarındaki mesafeyi iki katına çıkarmak kuvveti sadece dörtte birine indirir.
Formül
F = k · q₁ · q₂ / r²
- F — kuvvet (N): iki yük arasındaki elektriksel itme veya çekme
- k — Coulomb sabiti (N·m²/C²): elektriksel kuvvetin gücünü belirleyen, yaklaşık dokuz çarpı on üzeri dokuz olan sabit bir sayı
- q₁ — birinci yük (C): ilk cisim üzerindeki elektrik yükü miktarı
- q₂ — ikinci yük (C): ikinci cisim üzerindeki elektrik yükü miktarı
- r — mesafe (m): iki yükün merkezleri arasındaki mesafe
Çözümlenmiş Örnek
İki küçük yük, q₁ = 2 μC ve q₂ = 1 μC, 0,1 metre uzaklıkta duruyor. Birbirlerine ne kadar elektriksel kuvvet uygularlar?
- 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
Kendini test et
Aynı iki yük, iki katı mesafeye, 0,2 metreye ayrılıyor. Yeni kuvvet nedir?
- 0.9 N
- Doğru cevap: 0.45 N
- 3.6 N
Doğru! Mesafeyi iki katına çıkarmak, mesafe karesi olduğundan kuvveti dörde böler: 1.8 N ÷ 4 = 0.45 N.
r 0,1 metrede sabit kalırken, q₁ 4 μC'ye çıkarılıyor ve q₂ 1 μC'de kalıyor. Yeni kuvvet nedir?
- 1.8 N
- 0.9 N
- Doğru cevap: 3.6 N
Tam olarak doğru — kuvvet her yükle doğru orantılıdır, yani q₁'i iki katına çıkarmak F'yi iki katına çıkarır: 1.8 N × 2 = 3.6 N.
Nerede Görürsün
Bir balonunu saçınıza ovup duvarına yapıştır; kurutucudan çıkan giysiler birbirine yapışır ve kıvılcım saçar; bir fotokopya makinesinin drum benzeri bölümü tamamen yüklü kısımlarına toner çeker. Her durumda küçük ayrı yükler muazzam yakında ve mesafe arttıkça hızla zayıflayan bir kuvvetle birbirini iter ve çeker.
Yaygın Hatalar
Tipik hata, yarılama sezgisidir: mesafeyi iki katına çıkart, kuvveti yarıla — ama mesafe karesine alınır, bu yüzden iki katına çıkarmak kuvveti dörte böler (1,8 N → 0,45 N), üçe katlamak dokuzda böler. Yükler böyle üs almaz: bir yükü iki katına çıkart, basitçe kuvveti iki katına çıkarır (1,8 N → 3,6 N), ve yalnızca F = k · q₁ · q₂ / r² formülündeki r kare taşır. Kuvvetin birbirini itebileceğini ya da çekebileceğini hatırla — yerçekimi aksine, yükler iki işarette gelir.
Nasıl Bağlantılı
Bu, yerçekiminin elektriksel eşdeğeridir: F = k · q₁ · q₂ / r² Newton'un yasasıyla aynı ters kare geometrisine sahip, kütlelerin yerine yükler koyup itişi ekler. Bütün elektromanyetizm modülünü tutturur — kapasitans, sonra, bu yasanın çevresinde tutturduğu yükü depoladığınızda ne olduğu, ve her sonraki ders yüklerin bu şekilde etkileştiğini varsayar.