혐의가 반발하고 반대의 혐의가 끌어 당기는 것처럼이 매력의 힘은 얼마나 클까요? 두 질량 사이의 중력을 계산하는 방정식이있는 것처럼 두 전하 사이의 전기력을 결정하는 공식도 있습니다.
전하의 SI 단위는 쿨롱 (C)이고 기본 전하 캐리어는 전하가있는 양성자입니다.+ e, 전자, 전하-이자형, 여기서 기본 요금이자형 = 1.602× 10-19 씨. 이 때문에 물체의 전하는 때때로이자형.
쿨롱의 법칙
프랑스 물리학 자 Charles-Augustin de Coulomb의 이름을 딴 쿨롱의 법칙은 두 점 전하 사이에 전기력을 부여합니다.큐1과큐2이격 거리아르 자형별도로 :
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2}
어디 상수케이쿨롱 상수,케이 = 8.99 × 109 Nm2/씨2.
전기력의 SI 단위는 모든 힘과 마찬가지로 뉴턴 (N)입니다. 힘 벡터의 방향은 반대 전하의 경우 다른 전하 (매력적)를 향하고 전하가 동일하면 다른 전하 (반발 성)에서 멀어집니다.
두 질량 사이의 중력과 마찬가지로 쿨롱의 법칙은역 제곱 법칙. 이것은 두 충전 사이의 거리의 역 제곱으로 감소한다는 것을 의미합니다. 즉, 두 배로 멀리 떨어져있는 전하가 힘의 1/4을 경험합니다. 그러나이 전하는 거리에 따라 감소하지만 결코 0이되지 않으므로 범위가 무한합니다.
여러 다른 충전으로 인해 주어진 충전에 대한 힘을 찾으려면 Coulomb의 법칙을 사용하여 각각의 다른 전하로 인해 전하를 낸 다음 힘의 벡터 합계를 더하여 최종 결과.
쿨롱의 법칙이 중요한 이유는 무엇입니까?
정전기 :쿨롱의 법칙은 카펫을 걷다가 문 손잡이를 만질 때 충격을받는 이유입니다.
카펫에 발을 문지르면 전자가 마찰을 통해 이동하여 순 전하를 남깁니다. 모든 초과 요금은 서로를 격퇴합니다. 손이 지휘자 인 문 손잡이에 닿으면 그 초과 전하가 도약하여 충격을줍니다!
전기력은 중력보다 훨씬 더 강력합니다.전기력과 중력 사이에는 많은 유사점이 있지만 전기력의 상대 강도는 10입니다.36 중력의 배!
우리가 붙어있는 지구가 너무 크고 대부분의 항목이 전기적으로 중성이므로 동일한 수의 양성자와 전자를 가지고 있기 때문에 중력은 우리에게만 크게 보입니다.
원자 내부 :쿨롱의 법칙은 원자핵 간의 상호 작용과도 관련이 있습니다. 양전하를 띤 두 개의 핵은 충분히 가까이 있지 않으면 쿨롱 힘으로 인해 서로를 밀어냅니다. 강력한 핵력 (양성자가 대신 끌어 당겨 지지만 매우 짧은 범위에서만 작용 함)이 승리합니다. 밖.
이것이 핵이 융합하기 위해 높은 에너지가 필요한 이유입니다. 초기 반발력을 극복해야합니다. 정전기력은 전자가 원자핵에 끌리는 이유이기도하며 대부분의 항목이 전기적으로 중성 인 이유이기도합니다.
분극 :전하를 띤 물체는 중성 물체 근처로 가져 가면 중성 물체의 원자 주위에있는 전자 구름이 스스로 재분배하도록합니다. 이 현상을분극.
하전 된 물체가 음전하를 띠면 전자 구름이 원자의 양전하가 원자의 음전하보다 약간 더 가깝게 만듭니다. 원자. (양전하를 띤 물체를 가까이 가져 가면 반대가 발생합니다.)
쿨롱의 법칙에 따르면 음전하를 띤 물체와 중성 물체의 양전하 사이의 인력은 음전하를 띤 물체와 중립 물체 사이의 상대적 거리 때문에 반발력보다 약간 더 강합니다. 요금.
결과적으로 하나의 물체가 기술적으로 중립적이지만 여전히 매력이 있습니다. 이것이 충전 된 풍선이 중립 벽에 달라 붙는 이유입니다!
공부할 예
예 1 :+2의 요금이자형-2의 요금이자형0.5cm의 거리로 분리됩니다. 그들 사이의 쿨롱 힘의 크기는 얼마입니까?
쿨롱의 법칙을 사용하고 cm을 m으로 변환하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2} = (8.99 \ times 10 ^ 9) \ frac {(2 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19}) (-2 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19 })} {0.005 ^ 2} = -3.69 \ times 10 ^ {-23} \ text {N}
음수 기호는 이것이 인력임을 나타냅니다.
예 2 :세 개의 전하가 정삼각형의 꼭지점에 있습니다. 왼쪽 아래 정점은 -4입니다.이자형요금. 오른쪽 하단 정점에는 +2가 있습니다.이자형충전, 상단 꼭지점에서 +3이자형요금. 삼각형의 변이 0.8mm이면 +3에 대한 순 힘은 얼마입니까?이자형요금?
해결하려면 각 전하로 인한 힘의 크기와 방향을 개별적으로 결정한 다음 벡터 더하기를 사용하여 최종 결과를 찾아야합니다.
-4 사이의 힘이자형그리고 +3이자형요금:
이 힘의 크기는 다음과 같습니다.
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2} = (8.99 \ times 10 ^ 9) \ frac {(-4 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19}) (3 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19 })} {0.0008 ^ 2} = -4.33 \ times 10 ^ {-21} \ text {N}
이 전하는 반대 기호를 가지고 있기 때문에 이것은 인력이며 삼각형의 왼쪽을 따라 -4를 향합니다.이자형요금.
+2 사이의 힘이자형그리고 +3이자형요금:
이 힘의 크기는 다음과 같습니다.
F = k \ frac {q_1q_2} {r ^ 2} = (8.99 \ times 10 ^ 9) \ frac {(2 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19}) (3 \ times 1.602 \ times10 ^ {-19} )} {0.0008 ^ 2} = 2.16 \ times 10 ^ {-21} \ text {N}
이 전하는 같은 부호를 가지고 있기 때문에 이것은 반발력이며 +2에서 직접 멀어집니다.이자형요금.
표준 좌표계를 가정하고 각 힘 벡터를 구성 요소로 나누면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
첨가엑스과와이구성 요소는 다음을 제공합니다.
그런 다음 피타고라스 정리를 사용하여 힘의 크기를 찾습니다.
F_ {net} = \ sqrt {(-3.245 \ times 10 ^ {-21}) ^ 2 + (-1.88 \ times 10 ^ {-21}) ^ 2} = 3.75 \ times 10 ^ {-21} \ text {N}
삼각법은 방향을 알려줍니다.
\ theta = \ tan ^ {-1} \ frac {F_ {nety}} {F_ {netx}} = \ tan ^ {-1} \ frac {(-1.88 \ times 10 ^ {-21})} {( -3.245 \ times 10 ^ {-21})} = 30
방향은 음수 아래 30 도입니다.엑스축 (또는 수평에서 왼쪽으로 30도 아래)