Kulono dėsnis

Šioje temoje susipažįstama su Kulono dėsniu, aprašančiu dviejų nejudančių, taškinių, įelektrintų kūnų sąveikos jėgą. Sužinoma, kad ši jėga yra tiesiogiai proporcinga kūnų krūvių modulių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Taip pat aptariama elektrostatinės ir gravitacijos jėgų panašumai bei skirtumai.

Elektrinė konstanta
Proporcingumo koeficientas \(k\) Kulono dėsnio formulėje (\(F = k (|q_1| |q_2|) / r^2\)) yra eksperimentiškai nustatomas ir apytiksliai lygus \(9 10^9 N \cdot m^2/C^2\). Jis dažnai užrašomas kaip \(k = 1 / (4\pi \varepsilon_0)\), kur \(\varepsilon_0\) yra elektrinė konstanta. Elektrinė konstanta yra lygi \(\varepsilon_0 \approx 8.85 10^{-12} C^2/N \cdot m^2\).
Elektros krūvio vienetas
Tarptautinėje sistemoje (SI) elektros krūvio vienetas yra kulonas (\(C\)). Vienas kulonas yra krūvis, kurį 1 ampero (\(A\)) stiprio elektros srovė perneša per 1 sekundę (\(s\)). \(1 \ C\) yra labai didelis krūvis.
Elektrostatika ir centrinės jėgos
Nejudančių įelektrintų kūnų sąveika vadinama elektrostatine, arba Kulono, sąveika. Ši jėga veikia išilgai tiesės, jungiančios kūnus, ir yra vadinama centrine jėga. Pagal trečiąjį Niutono dėsnį, jėgos, kuriomis sąveikauja du kūnai, yra lygios ir priešingų krypčių (\(F_1 = -F_2\)).
Elektrostatinių ir gravitacijos jėgų palyginimas
Kulono dėsnis (\(F = (1 / (4\pi * \varepsilon_0)) * (|q_1| * |q_2|) / r^2\)) yra panašus į visuotinės traukos dėsnį (\(F = G * (m_1 * m_2) / r^2\)). Abi jėgos yra atvirkščiai proporcingos atstumo kvadratui. Elektrostatinė jėga proporcinga krūvių sandaugai, o gravitacijos – masių sandaugai. Nors elektrostatinė jėga tarp elementariųjų dalelių yra daug stipresnė, Visatos struktūrą formuoja gravitacijos jėgos, nes makroskopiniai kūnai dažniausiai yra elektriškai neutralūs.
Įelektrintų kūnų sąveika
Nuo senovės Graikijos laikų (\(VI\) a. pr. Kr.) buvo pastebėta, kad patrynus gintarą, jis įgyja savybę traukti lengvus objektus. Vėliau (\(XVI\) a.) paaiškėjo, kad ši savybė, vadinama elektrine, būdinga ir kitiems kūnams. Eksperimentai parodė, kad vienodai įelektrinti kūnai stumia vienas kitą, o skirtingai – traukia.
Kulono dėsnis
Kulono dėsnis teigia, kad dviejų taškinių nejudančių įelektrintų kūnų sąveikos jėga vakuume yra tiesiogiai proporcinga jų krūvių modulių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui. Matematiškai tai užrašoma: \(F = k * (|q_1| * |q_2|) / r^2\), kur \(F\) – jėga, \(q_1\) ir \(q_2\) – krūviai, \(r\) – atstumas, \(k\) – proporcingumo koeficientas.
Kulono jėgos matavimas
Šarlis Kulonas 1785 m. pirmasis išmatavo įelektrintų kūnų sąveikos jėgą. Jis naudojo sukamąsias svarstykles su tampria vielute, prie kurios buvo pritvirtintas strypelis su metaliniu rutuliuku. Kitas rutuliukas buvo nejudamai pritvirtintas. Įelektrinus rutuliukus, jie stūmė vienas kitą, sukdami strypelį. Iš posūkio kampo buvo nustatoma sąveikos jėga, kuri priklausė nuo krūvių dydžio ir atstumo tarp jų.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com