Coulombien laskeminen

Kaiken läpi kulkeva sähkövaraus AA-paristosta salamapulttiin mitataan kulmina. Jos tiedät virran virtapiirissä ja kuinka kauan se virtaa, voit laskea sähkövarauksen kulmina.

Elektronit ovat pieniä ja niillä on hyvin pieni varaus. Fysiikassa hyvin suuri määrä elektroneja määritellään yhdeksi varausyksiköksi, jota kutsutaan kuloniksi. Yksi coulomb vastaa 62 × 10¹⁸ elektronit. Coulombien lukumäärä sekunnissa kutsutaan virraksi (ts. Piirissä virtaavien coulombien nopeudeksi). Coulombin energiaa kutsutaan jännitteeksi ja se mitataan jouleina.

Piirissä virtaavan sähkövarauksen määrän määrittämiseksi sinun on tiedettävä nykyinen virtaus ja kuinka kauan se virtaa. Yhtälö on:

Esimerkiksi, jos 20 A: n virta virtaa 40 sekunnin ajan, laskelma on 20 × 40. Joten sähkövaraus on 800 C.

Jos tiedät coulombien sähkövarauksen määrän ja jännitteen (tunnetaan myös potentiaalierona), voit selvittää, kuinka paljon energiaa siirretään. Yhtälö on:

Esimerkiksi, jos potentiaaliero on 100 V ja varaus on 3 C, laskelma on 100 × 3. Joten 300 J energiaa siirretään.

Kahden kehon sähkövarausten tulo (ts. Houkuttelevatko he toisiaan vai hylkäävätkö ne toisiaan) riippuu kunkin kehon varauksesta coulombeissa sekä kappaleiden välisestä etäisyydestä. Jos polariteetit ovat samat (molemmat positiiviset tai molemmat negatiiviset), coulomb-voima hylkää, mutta jos polariteetit ovat vastakkaisia ​​(negatiivisia / positiivisia tai positiivisia / negatiivisia), coulomb-voimat houkuttelevat. Sähkövaraus on myös kääntäen verrannollinen kahden rungon välisen etäisyyden neliöön. Tämä tunnetaan nimellä Coulombin laki, jonka sanotaan olevan:

Tässä yhtälössä F on varauksiin kohdistettu voima (q₁) ja (q₂), k on Coulombin vakio ja (r) on etäisyys (q₁) ja (q₂). K: n arvo riippuu väliaineesta, johon varatut objektit upotetaan. Esimerkiksi ilman arvo on noin 9,0 × 10⁹ Nm²/ C². Coulombin lakia voidaan käyttää monissa fysiikan ongelmissa, joissa tiedät kaikki arvot paitsi yhden.