بين الأجسام المشحونة هناك قوة تفاعلية بسببها يمكن أن تجتذب أو تتنافر. يصف قانون كولوم هذه القوة ، ويظهر درجة تأثيرها ، اعتمادًا على حجم وشكل الجسم نفسه. سيتم مناقشة هذا القانون الفيزيائي في هذه المقالة.
محتوى
رسوم النقاط الثابتة
ينطبق قانون كولوم على الأجسام الثابتة التي تكون أصغر بكثير من بُعدها عن الأشياء الأخرى. تتركز شحنة كهربائية نقطية على هذه الأجسام. عند حل المشكلات الجسدية ، يتم إهمال أبعاد الجسد المدروس ، لأن لا يهم حقًا.
في الممارسة العملية ، يتم وصف تهم النقاط أثناء الراحة على النحو التالي:
في هذه الحالة q1 و q2 - هذا هو إيجابي الشحنات الكهربائية ، وتعمل قوة كولوم عليها (غير مبينة في الشكل). لا يهم حجم معالم النقطة.
ملحوظة! توجد الرسوم في حالة الراحة على مسافة معينة من بعضها البعض ، والتي يتم الإشارة إليها في المشكلات عادةً بالحرف r. علاوة على ذلك في المقال ، سيتم النظر في هذه الاتهامات في فراغ.
توازن الالتواء لتشارلز كولوم
ساعد هذا الجهاز ، الذي طوره كولوم في عام 1777 ، في استنتاج اعتماد القوة التي سميت لاحقًا باسمه. بمساعدتها ، يتم دراسة تفاعل الشحنات النقطية ، وكذلك الأقطاب المغناطيسية.
يحتوي ميزان الالتواء على خيط حريري صغير يقع في مستوى رأسي تتدلى منه رافعة متوازنة. توجد رسوم النقاط في نهايات الرافعة.
تحت تأثير القوى الخارجية ، تبدأ الرافعة في التحرك أفقيًا. سوف تتحرك الرافعة في المستوى حتى تتم موازنتها بالقوة المرنة للخيط.
في عملية الحركة ، تنحرف الرافعة عن المحور الرأسي بزاوية معينة. تؤخذ على أنها d وتسمى زاوية الدوران. معرفة قيمة هذه المعلمة ، من الممكن العثور على عزم الدوران للقوى الناشئة.
يبدو توازن الالتواء في Charles Coulomb كما يلي:
عامل التناسب ك والثابت الكهربائي 
في صيغة قانون كولوم هناك معلمات k - معامل التناسب أو هو الثابت الكهربائي. ثابت كهربائي مقدمة في العديد من المراجع والكتب المدرسية والإنترنت ولا داعي للحساب! يعتمد عامل التناسب الفراغي على يمكن العثور عليها بالصيغة المعروفة:
هنا 
هو الثابت الكهربائي ،
- بي ،
هو معامل التناسب في الفراغ.
معلومات إضافية! بدون معرفة المعلمات المذكورة أعلاه ، لن يعمل للعثور على قوة التفاعل بين الشحنات الكهربائية ذات النقطتين.
صياغة وصيغة قانون كولوم
لتلخيص ما سبق ، من الضروري إعطاء الصيغة الرسمية للقانون الرئيسي للكهرباء الساكنة. يأخذ الشكل:
تتناسب قوة التفاعل بين شحنتين نقطتين عند السكون في الفراغ بشكل مباشر مع ناتج هذه الشحنات وتتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما. علاوة على ذلك ، يجب أن يؤخذ ناتج الرسوم المعيارية!
في هذه الصيغة q1 و q2 هي رسوم نقطية ، هيئات تعتبر ؛ ص2 - المسافة على المستوى بين هذه الأجسام ، المأخوذة في المربع ؛ ك هو معامل التناسب (
للفراغ).
اتجاه قوة كولوم والشكل المتجه للصيغة
لفهم كامل للصيغة ، يمكن تصور قانون كولوم:
F1,2 - قوة تفاعل الشحنة الأولى مع الشحنة الثانية.
F2,1 - قوة تفاعل الشحنة الثانية بالنسبة للشحنة الأولى.
أيضًا ، عند حل مشاكل الكهرباء الساكنة ، من الضروري مراعاة قاعدة مهمة: الشحنات الكهربائية التي تحمل الاسم نفسه تتنافر ، والشحنات المعاكسة تتجاذب. هذا يعتمد على موقع قوى التفاعل في الشكل.
إذا تم النظر في الرسوم المعاكسة ، فسيتم توجيه قوى تفاعلهم تجاه بعضهم البعض ، مما يصور جاذبيةهم.
يمكن تمثيل صيغة القانون الأساسي للكهرباء الساكنة في شكل متجه على النحو التالي:
هي القوة المؤثرة على نقطة الشحنة q1 ، من جانب الشحنة q2 ،
هو متجه نصف القطر الذي يربط الشحنة q2 بالشحنة q1 ،
مهم! بعد كتابة المعادلة في شكل متجه ، يجب إسقاط القوى المتفاعلة لشحنات كهربائية ذات نقطتين على المحور من أجل وضع العلامات بشكل صحيح. هذا الإجراء هو إجراء شكلي وغالبًا ما يتم إجراؤه عقليًا دون أي ملاحظات.
حيث يتم تطبيق قانون كولوم في الممارسة
القانون الأساسي للكهرباء الساكنة هو أهم اكتشاف لتشارلز كولوم ، والذي وجد تطبيقه في العديد من المجالات.
تم استخدام أعمال الفيزيائي الشهير في عملية اختراع الأجهزة والأجهزة والأجهزة المختلفة. على سبيل المثال ، مانعة الصواعق.
بمساعدة مانع الصواعق ، يتم حماية المباني السكنية والمباني من البرق أثناء عاصفة رعدية. وبالتالي ، تزداد درجة حماية المعدات الكهربائية.
يعمل مانع الصواعق وفقًا للمبدأ التالي: أثناء العاصفة الرعدية ، تبدأ الشحنات الحثية القوية بالتراكم تدريجيًا على الأرض ، والتي ترتفع وتنجذب إلى السحب. في هذه الحالة ، يتم تشكيل مجال كهربائي كبير إلى حد ما على الأرض. بالقرب من مانعة الصواعق ، يصبح المجال الكهربائي أقوى ، مما يؤدي إلى اشتعال الشحنة الكهربية من طرف الجهاز.
علاوة على ذلك ، تبدأ الشحنة المتكونة على الأرض في الانجذاب إلى شحنة السحابة بالإشارة المعاكسة ، كما ينبغي أن يكون وفقًا لقانون تشارلز كولوم. بعد ذلك ، يمر الهواء بعملية التأين ، وتصبح شدة المجال الكهربائي أقل قرب نهاية مانع الصواعق. وبالتالي ، فإن خطر دخول البرق إلى المبنى ضئيل.
ملحوظة! إذا تم إصابة المبنى الذي تم تثبيت مانعة الصواعق عليه ، فلن يكون هناك حريق ، وستذهب كل الطاقة إلى الأرض.
بناءً على قانون كولوم ، تم تطوير جهاز يسمى "مُسرع الجسيمات" ، وهو مطلوب بشدة اليوم.
في هذا الجهاز ، يتم إنشاء مجال كهربائي قوي ، مما يزيد من طاقة الجسيمات التي تسقط فيه.
توجيه القوات في قانون كولوم
كما ذكرنا أعلاه ، يعتمد اتجاه القوى المتفاعلة للشحنات الكهربائية ذات النقطتين على قطبيتها. أولئك. سيتم رفض الرسوم التي تحمل الاسم نفسه ، وستجذب رسوم الرسوم المعاكسة.
يمكن أيضًا تسمية قوى كولوم بمتجه نصف القطر ، لأن يتم توجيههم على طول الخط المرسوم بينهما.
في بعض المشاكل الفيزيائية ، يتم إعطاء أجسام ذات شكل معقد ، والتي لا يمكن أخذها لشحنة كهربائية نقطية ، أي تجاهل حجمها. في هذه الحالة ، يجب تقسيم الجسم قيد الدراسة إلى عدة أجزاء صغيرة ويجب حساب كل جزء على حدة ، باستخدام قانون كولوم.
يتم تلخيص متجهات القوة التي تم الحصول عليها عن طريق الانقسام وفقًا لقواعد الجبر والهندسة. والنتيجة هي القوة الناتجة ، والتي ستكون الحل لهذه المشكلة. غالبًا ما تسمى طريقة الحل هذه بطريقة المثلث.
تاريخ اكتشاف القانون
تم إثبات التفاعلات بين نقطتي تهم بموجب القانون المذكور أعلاه لأول مرة في عام 1785 من قبل تشارلز كولوم. تمكن الفيزيائي من إثبات صحة القانون المصاغ باستخدام موازين الالتواء ، وقد تم تقديم مبدأ التشغيل في المقالة أيضًا.
أثبت كولوم أيضًا أنه لا توجد شحنة كهربائية داخل مكثف كروي. لذلك توصل إلى بيان مفاده أن حجم القوى الكهروستاتيكية يمكن تغييره عن طريق تغيير المسافة بين الأجسام قيد الدراسة.
وهكذا ، لا يزال قانون كولوم هو أهم قانون للكهرباء الساكنة ، والذي على أساسه تم التوصل إلى العديد من أعظم الاكتشافات. في إطار هذه المادة ، تم عرض الصياغة الرسمية للقانون ، كما تم وصف الأجزاء المكونة له بالتفصيل.
مقالات مماثلة:
