Dars mavzusi: “Kulon qonuni”. Kulon qonuni nuqtaning o'zaro ta'sirini miqdoriy jihatdan tavsiflaydi statsionar to'lovlar- ya'ni bir-biriga nisbatan statik holatda bo'lgan zaryadlar. Ushbu o'zaro ta'sir elektrostatik yoki elektr deb ataladi va elektromagnit o'zaro ta'sirning bir qismidir.
Elektromagnit o'zaro ta'sir
Albatta, agar zaryadlar harakatda bo'lsa, ular ham o'zaro ta'sir qiladi. Ushbu o'zaro ta'sir magnit deb ataladi va fizikaning "Magnetizm" bo'limida tasvirlangan.
Shuni tushunish kerakki, "elektrostatika" va "magnetizm" fizik modellar bo'lib, ular birgalikda harakatlanuvchi va statsionar zaryadlarning bir-biriga nisbatan o'zaro ta'sirini tasvirlaydi. Va barchasi birgalikda elektromagnit shovqin deb ataladi.
Elektromagnit o'zaro ta'sir tabiatda mavjud bo'lgan to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlardan biridir.
Elektr zaryadi
Bu nima elektr zaryadi? Darsliklar va Internetdagi ta'riflar bizga zaryad - bu jismlarning elektromagnit o'zaro ta'sirining intensivligini tavsiflovchi skalyar miqdor ekanligini aytadi. Ya'ni, elektromagnit o'zaro ta'sir zaryadlarning o'zaro ta'siri, zaryad esa elektromagnit o'zaro ta'sirni tavsiflovchi kattalikdir. Bu chalkash tuyuladi - bu ikki tushuncha bir-biri bilan belgilanadi. Keling, buni aniqlaylik!
Elektromagnit o'zaro ta'sirning mavjudligi tabiiy haqiqat, matematikada aksiomaga o'xshaydi. Odamlar buni payqashdi va tasvirlashni o'rgandilar. Buning uchun ular ushbu hodisani (shu jumladan elektr zaryadini) tavsiflovchi qulay miqdorlarni kiritdilar va tuzdilar. matematik modellar(formulalar, qonunlar va boshqalar) bu o'zaro ta'sirni tavsiflaydi.
Coulomb qonuni
Coulomb qonuni quyidagicha ko'rinadi:
Vakuumdagi ikkita statsionar nuqta elektr zaryadlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchi ularning modullari mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir. U zaryadlarni tutashtiruvchi toʻgʻri chiziq boʻylab yoʻnalgan boʻlib, agar zaryadlar qarama-qarshi boʻlsa, jozibador kuch, zaryadlar oʻxshash boʻlsa, itaruvchi kuch hisoblanadi.
Koeffitsient k Kulon qonunida son jihatdan teng:
Gravitatsion o'zaro ta'sir bilan o'xshashlik
Qonun universal tortishish quyidagicha ifodalaydi: massasi bo'lgan barcha jismlar bir-birini tortadi. Bu o'zaro ta'sir tortishish deb ataladi. Masalan, bizni Yerga jalb qiladigan tortishish kuchi tortishish o'zaro ta'sirining alohida holatidir. Axir bizda ham, Yerda ham massa bor. Gravitatsion o'zaro ta'sir kuchi o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar massalarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir.
g koeffitsienti tortishish doimiysi deb ataladi.
Raqamli ravishda u quyidagilarga teng: 
.
Ko'rib turganingizdek, gravitatsiyaviy va elektrostatik o'zaro ta'sirlarni miqdoriy jihatdan tavsiflovchi iboralar turi juda o'xshash.
Ikkala ifodaning numeratorlari ushbu turdagi o'zaro ta'sirni tavsiflovchi birliklarning mahsulotidir. Gravitatsiya uchun - bu massalar, elektromagnit uchun - zaryadlar. Ikkala ifodaning maxraji o'zaro ta'sir ob'ektlari orasidagi masofaning kvadratidir.
Masofaning kvadratiga teskari munosabat ko'pincha ko'plab fizik qonunlarda uchraydi. Bu bizga gapirishga imkon beradi umumiy naqsh, bu ta'sirning kattaligini o'zaro ta'sir ob'ektlari orasidagi masofa kvadratiga bog'laydi.
Bu mutanosiblik tortishish, elektr, magnit oʻzaro taʼsirlar, tovush kuchi, yorugʻlik, nurlanish va boshqalar uchun amal qiladi.
Bu ta'sirning tarqalish sohasining sirt maydoni radius kvadratiga mutanosib ravishda oshishi bilan izohlanadi (1-rasmga qarang).
Guruch. 1. Sharlarning sirt maydonini oshirish
Agar sharning maydoni radius kvadratiga proportsional ekanligini eslasangiz, bu tabiiy ko'rinadi:
Jismoniy jihatdan bu vakuumda bir-biridan 1 m masofada joylashgan 1 C li ikkita statsionar nuqta zaryadlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchi 9·10 9 N ga teng bo'lishini anglatadi (2-rasmga qarang).
Guruch. 2. Ikkisi o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchi ball to'lovlari 1 sinfda
Ko'rinib turibdiki, bu kuch juda katta. Ammo shuni tushunish kerakki, uning tartibi boshqa xususiyat bilan bog'liq - zaryad miqdori 1 S. Amalda, biz o'zaro aloqada bo'lgan zaryadlangan jismlar kundalik hayot, mikro yoki hatto nanokulalar tartibidagi zaryadga ega.
Koeffitsientva elektr doimiysi
Ba'zan koeffitsient o'rniga elektrostatik o'zaro ta'sirni tavsiflovchi boshqa doimiy ishlatiladi, bu "elektr doimiysi" deb ataladi. Belgilangan. U quyidagi koeffitsient bilan bog'liq:
Oddiy matematik o'zgarishlarni amalga oshirish orqali siz uni ifodalashingiz va hisoblashingiz mumkin:
Har ikkala konstanta ham muammoli kitob jadvallarida mavjud. Kulon qonuni quyidagi shaklni oladi:
Keling, bir nechta nozik fikrlarga e'tibor beraylik.
Buni tushunish muhimdir haqida gapiramiz Bu o'zaro ta'sir haqida. Ya'ni, agar ikkita zaryad olsak, ularning har biri bir-biriga teng kattalikdagi kuch bilan ta'sir qiladi. Bu kuchlar nuqta zaryadlarini tutashtiruvchi to'g'ri chiziq bo'ylab qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltiriladi.
Zaryadlar bir xil belgiga ega bo'lsa (ikkalasi ham ijobiy yoki ikkalasi ham salbiy (3-rasmga qarang)) qaytariladi va agar ular bo'lsa, tortadi. turli belgilar(biri salbiy, ikkinchisi ijobiy (4-rasmga qarang)).
Guruch. 3. O'xshash zaryadlarning o'zaro ta'siri
Guruch. 4. O'xshamagan zaryadlarning o'zaro ta'siri
Nuqta zaryadi
Coulomb qonunining formulasida "nuqta zaryadi" atamasi mavjud. Bu qanday ma'nono bildiradi? Keling, mexanikani eslaylik. Masalan, poezdning shaharlar orasidagi harakatini o'rganayotganda, biz uning hajmini e'tiborsiz qoldirdik. Axir, poezdning o'lchami shaharlar orasidagi masofadan yuzlab yoki minglab marta kichikroqdir (5-rasmga qarang). Ushbu muammoda biz poezdni ko'rib chiqdik "moddiy nuqta" - ma'lum bir muammoni hal qilish doirasida o'lchamlarini e'tiborsiz qoldiradigan jism.
Guruch. 5. Poezdning o'lchamlari Ushbu holatda e'tiborsizlik
Shunday qilib, ball to'lovlari hisoblanadi moddiy nuqtalar, zaryadga ega. Amalda, Coulomb qonunidan foydalanib, biz zaryadlangan jismlarning o'lchamlarini ular orasidagi masofalarga nisbatan e'tiborsiz qoldiramiz. Agar zaryadlangan jismlarning o'lchamlari ular orasidagi masofa bilan taqqoslanadigan bo'lsa, u holda jismlar ichida zaryadning qayta taqsimlanishi tufayli elektrostatik o'zaro ta'sir yanada murakkablashadi.
Tepalarda muntazam olti burchakli yon tomonlarga birin-ketin zaryadlar joylashtiriladi. Olti burchakning markazida joylashgan zaryadga ta'sir qiluvchi kuchni toping (6-rasmga qarang).
Guruch. 6. 1-topshiriq shartlari uchun chizma
Keling, o'ylab ko'raylik: olti burchakning markazida joylashgan zaryad olti burchakli uchlarida joylashgan har bir zaryad bilan o'zaro ta'sir qiladi. Belgilarga qarab, bu jozibali kuch yoki itaruvchi kuch bo'ladi. 1, 2 va 3-zaryadlar musbat bo'lsa, markazdagi zaryad elektrostatik repulsiyani boshdan kechiradi (7-rasmga qarang).
Guruch. 7. Elektrostatik repulsiya
Va 4, 5 va 6 (salbiy) zaryadlar bilan markazdagi zaryad elektrostatik tortishish kuchiga ega bo'ladi (8-rasmga qarang).
Guruch. 8. Elektrostatik tortishish
Olti burchakning markazida joylashgan zaryadga ta'sir qiluvchi umumiy kuch Kulon qonuni yordamida har birining modulini topish mumkin bo'lgan ,,,, va kuchlarning natijasi bo'ladi. Keling, muammoni hal qilishni boshlaylik.
Yechim
Markazda joylashgan zaryad va cho'qqilardagi har bir zaryad o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchi zaryadlarning modullariga va ular orasidagi masofaga bog'liq. Muntazam olti burchakli burchaklardan markazgacha bo'lgan masofa bir xil, bizning holatimizda o'zaro ta'sir qiluvchi zaryadlarning modullari ham tengdir (9-rasmga qarang).
Guruch. 9. Muntazam olti burchakli burchaklardan markazgacha bo‘lgan masofalar teng
Demak, olti burchakli markazdagi zaryad va uchlaridagi zaryadlar orasidagi barcha o'zaro ta'sir kuchlari kattalik jihatidan teng bo'ladi. Coulomb qonunidan foydalanib, biz ushbu modulni topishimiz mumkin:
Muntazam olti burchakli burchakning markazidan cho'qqigacha bo'lgan masofa oddiy olti burchakli tomonning uzunligiga teng, biz buni shartdan bilamiz, shuning uchun:
Endi biz vektor yig'indisini topishimiz kerak - buning uchun biz koordinata tizimini tanlaymiz: o'q kuch bo'ylab, o'q esa perpendikulyar (10-rasmga qarang).
Guruch. 10. O'qlarni tanlash
Keling, o'q bo'yicha umumiy proyeksiyalarni topamiz - ularning har birining modulini oddiygina belgilaymiz.
Kuchlarning ikkalasi ham eksa bilan birgalikda yo'naltirilganligi va o'qga burchak ostida joylashganligi sababli (11-rasmga qarang).
Keling, eksa uchun ham xuddi shunday qilamiz:
"-" belgisi, chunki kuchlar o'qning teskari yo'nalishiga yo'naltirilgan. Ya'ni, biz tanlagan o'qdagi umumiy kuchning proyeksiyasi 0 ga teng bo'ladi. Ma'lum bo'lishicha, umumiy kuch faqat o'q bo'ylab harakat qiladi, bu erda faqat modulning o'rnini bosish qoladi; o'zaro ta'sir kuchlari va javobni oling. Umumiy quvvat quyidagilarga teng bo'ladi:
Muammo hal qilindi.
Yana bir nozik nuqta bu: Coulomb qonuni zaryadlarning vakuumda ekanligini aytadi (12-rasmga qarang).
Guruch. 12. Vakuumdagi zaryadlarning o'zaro ta'siri
Bu haqiqatan ham muhim eslatma. Chunki vakuumdan boshqa muhitda elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi zaiflashadi (13-rasmga qarang).
Guruch. 13. Vakuumdan boshqa muhitda zaryadlarning o'zaro ta'siri
Ushbu omilni hisobga olish uchun elektrostatika modeliga maxsus qiymat kiritildi, bu esa "atrof-muhit uchun tuzatish" ni amalga oshirishga imkon beradi. Bu muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi deyiladi. U elektr doimiysi kabi yunoncha "epsilon" harfi bilan belgilanadi, lekin indekssiz.
Bu miqdorning jismoniy ma'nosi quyidagicha.
Vakuumdan boshqa muhitdagi ikkita statsionar nuqta zaryadlari orasidagi elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi vakuumda bir xil masofada joylashgan bir xil zaryadlarning o'zaro ta'sir qilish kuchidan e marta kam bo'ladi.
Shunday qilib, vakuumdan boshqa muhitda ikkita statsionar nuqta zaryadlari orasidagi elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi quyidagilarga teng bo'ladi:
Dielektrik doimiy qiymatlar turli moddalar uzoq vaqtdan beri maxsus jadvallarda topilgan va to'plangan (14-rasmga qarang).
Guruch. 14. Ayrim moddalarning dielektrik o'tkazuvchanligi
Muammolarni hal qilishda bizga kerak bo'lgan moddalarning dielektrik o'tkazuvchanligining jadvalli qiymatlaridan erkin foydalanishimiz mumkin.
Muammolarni yechishda elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi oddiy kuch sifatida dinamika tenglamalarida ko'rib chiqilishi va tavsiflanishini tushunish muhimdir. Keling, muammoni hal qilaylik.
Ikkita bir xil zaryadlangan sharlar bir nuqtada mahkamlangan bir xil uzunlikdagi iplarda dielektrik o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan muhitda osilgan. Agar iplar bir-biriga to'g'ri burchak ostida bo'lsa, to'plarning zaryad modulini aniqlang (15-rasmga qarang). To'plarning o'lchamlari ular orasidagi masofaga nisbatan ahamiyatsiz. To'plarning massalari teng.
Guruch. 15. 2-masala uchun chizma
Keling, o'ylab ko'raylik: to'plarning har biriga uchta kuch ta'sir qiladi - tortishish; elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi va ipning kuchlanish kuchi (16-rasmga qarang).
Guruch. 16. To'plarga ta'sir qiluvchi kuchlar
Shartga ko'ra, sharlar bir xil, ya'ni ularning zaryadlari kattaligi va belgisi bo'yicha tengdir, demak, bu holda elektrostatik o'zaro ta'sir kuchi itaruvchi kuch bo'ladi (16-rasmda elektrostatik o'zaro ta'sir kuchlari yo'naltirilgan. ichida turli tomonlar). Tizim muvozanatda bo'lgani uchun biz Nyutonning birinchi qonunidan foydalanamiz:
Shart shuni ko'rsatadiki, to'plar dielektrik o'tkazuvchanligi bo'lgan muhitda osilgan va sharlarning o'lchamlari ular orasidagi masofaga nisbatan ahamiyatsiz bo'lsa, Kulon qonuniga muvofiq, to'plarni qaytaradigan kuch teng bo'ladi. kimga:
Yechim
Nyutonning birinchi qonunini koordinata o‘qlaridagi proyeksiyalarda yozamiz. Keling, o'qni gorizontal va o'qni vertikal ravishda yo'naltiramiz (17-rasmga qarang).
Elektrostatikaning asosiy qonunlaridan biri bo'lgan KULLOMB QONUNI o'lchamlari ular orasidagi masofaga nisbatan ahamiyatsiz bo'lgan q 1 va q 2 statsionar nuqta zaryadlarining vakuumdagi o'zaro ta'sir kuchini aniqlaydi. Kulon qonuni ifoda bilan beriladi
Qayerda F 1.2- q 1 zaryad q 2 zaryadga ta'sir qiladigan kuch, r 1.2- q 1 zaryadidan q 2 zaryadiga tortilgan vektor, r 1.2 - bu vektorning qiymati, zaryadlar orasidagi masofaga teng, k - o'lchov birliklarini tanlashga bog'liq sonli koeffitsient. Gauss birliklar sistemasida k=1; SI da k = 1/(4πe 0), bu yerda e 0 elektr doimiysi. q 2 zaryadi q 1 zaryadga ta'sir qiladigan kuch kattaligi bo'yicha teng va kuchga qarama-qarshidir. F 1.2 hamda q 1 va q 2 nuqta zaryadlarini tutashtiruvchi to‘g‘ri chiziqda yotadi. Bir belgili zaryadlar itaradi, har xil belgili zaryadlar bir-birini tortadi. Agar zaryadlar dielektrik o'tkazuvchanligi e bo'lgan bir hil dielektrikga joylashtirilsa, u holda vakuum bilan solishtirganda, zaryadlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi 6 marta kamayadi. Kulon qonunidan kelib chiqadiki, ikkita zaryadning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi r -1 1,2 ga proporsionaldir. Kulon qonunining xulosasi va umumlashtirilishi klassik elektrodinamikaning asosiy tenglamalari bo'lgan Maksvell tenglamalar tizimining bir qismi bo'lgan Gauss teoremasidir.
Kulon qonuni 1785 yilda C. Kulon tomonidan o'zi ixtiro qilgan buralish balansi yordamida kashf etilgan. Aniqroq aytganda, zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchining ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proportsionalligi Kulon tomonidan uchida zaryadlangan gorizontal sterjenning tebranish davrini o'rganayotganda tekshirilgan. turli masofalar zaryadlangan to'pdan. Bundan oldingi (1772) qonun teskari kvadratlar G. Kavendish o'zining nashr etilmagan asarida o'zi qo'lga kiritgan ushbu qonunning natijasini tekshirib ko'rgan - yo'qligi elektrostatik maydon zaryadlangan metall shar ichida. Kavendish usuli yordamida o‘tkazilgan keyingi tajribalar Kulon qonunidagi r 1.2 ko‘rsatkichi -2 dan 6·10 -16 dan ko‘proq farq qila olmasligini aniqladi.
a-zarrachalarning tarqalishi bo'yicha o'tkazilgan tajribalardan shuni ko'rsatadiki, Kulon qonuni 10-12 sm masofagacha buzilmaydi, lekin fazoviy masshtablarning bu hududida qonunlar qo'llaniladi. kvant fizikasi. Kulon qonunini kvant elektrodinamikasining (QED) cheklovchi oqibatlaridan biri deb hisoblash mumkin, shuning uchun QED bashoratlarining haqiqiyligi bir vaqtning o'zida Kulon qonunining tasdig'i bo'lib xizmat qiladi. Elektronlar va pozitronlarni yo'q qilish bo'yicha tajribalar shuni ko'rsatdiki, zaryadlar orasidagi masofa 10 -18 m gacha kamayganda QED va shuning uchun Kulon qonunlari o'z kuchini saqlab qoladi.
Kulon qonuni ikki o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchini belgilaydigan Coulomb tomonidan o'rnatilgan qonun deb ham ataladi. magnit qutblar[haqiqiy (tabiatda alohida magnit qutblarning yo'qligi sababli) - ikkita uzun magnitning yaqin uchlari]: F = fm 1 m 2 / (mkr 2), bu erda m 1 va m 2 magnit zaryadlar deb ataladi, f - muhitning magnit o'tkazuvchanligi , f-koeffitsienti birliklar tizimini tanlashga bog'liq.
“Kulon qonuni” atamasi Kulon tomonidan belgilangan surma ishqalanish kuchini tavsiflovchi qonunlarga ham tegishli: F = -mNV/V (m – sirpanish ishqalanish koeffitsienti, V – jismning sirtga nisbatan sirpanish tezligi, N – kuch. normal reaktsiya tayanchlar), shuningdek, dumalab ishqalanish kuchi momenti: M = fN/R (f - dumalab ishqalanish koeffitsienti, R - prokat tanasining radiusi).
Lit.: Sivuxin D.V. Umumiy fizika kursi. 5-nashr. M., 2006. T. 3: Elektr energiyasi.
56-bet
KULLOMB QONUNI (10-sinf o‘qishi, 354-362-betlar)
Elektrostatikaning asosiy qonuni. Nuqtali zaryadlangan jism haqida tushuncha.
Buralish balansi yordamida zaryadlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchini o'lchash. Coulomb tajribalari
Nuqtaviy zaryadning ta'rifi
Coulomb qonuni. Formulyatsiya va formula
Kulon kuchi
Zaryad birligining ta'rifi
Kulon qonunidagi koeffitsient
Elektrostatik va tortishish kuchlari atomda
Statik zaryadlar muvozanati va uning jismoniy ma'no(uchta ayblov misolidan foydalanib)
Elektrostatikaning asosiy qonuni ikki turg'un nuqta zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'siri qonunidir.
1785 yilda Charlz Augustin Coulon tomonidan o'rnatilgan va uning nomi bilan atalgan.
Tabiatda nuqtaga o'xshash zaryadlangan jismlar mavjud emas, lekin jismlar orasidagi masofa ularning kattaligidan ko'p marta katta bo'lsa, u holda zaryadlangan jismlarning shakli ham, o'lchami ham ular orasidagi o'zaro ta'sirga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. U holda bu jismlarni nuqta jismlar deb hisoblash mumkin.
Zaryadlangan jismlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi ular orasidagi muhitning xususiyatlariga bog'liq. Tajriba shuni ko'rsatadiki, havo bu o'zaro ta'sir kuchiga juda kam ta'sir qiladi va u vakuumdagi kabi deyarli bir xil bo'lib chiqadi.
Coulomb tajribasi
Zaryadlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchini o'lchash bo'yicha birinchi natijalar 1785 yilda frantsuzlar tomonidan olingan. olim Charlz Augustin Coulon
Kuchni o'lchash uchun buralish balansi ishlatilgan.
Elastik kumush ipga osilgan izolyatsion nurning bir uchida joylashgan kichik, ingichka, zaryadsiz oltin shar, rokerning boshqa uchida qog'oz disk bilan muvozanatlangan.
Rokerni aylantirish orqali u bir xil statsionar zaryadlangan shar bilan aloqa qildi, buning natijasida uning zaryadi sharlar o'rtasida teng taqsimlandi.
Zaryadlangan jismlarning o'lchami va shaklining o'lchov natijalariga ta'sirini istisno qilish uchun sharlarning diametri ular orasidagi masofadan ancha kichikroq qilib tanlangan.
Nuqtaviy zaryad - bu boshqa jismlarga mumkin bo'lgan ta'siri masofasidan kattaligi ancha kichik bo'lgan zaryadlangan jism.
Bir xil zaryadga ega bo'lgan sharlar ipni burab, bir-birini qaytara boshladi. Aylanish burchagi harakatlanuvchi sharga ta'sir qiluvchi kuchga mutanosib edi.
Sharlar orasidagi masofa maxsus kalibrlash shkalasi yordamida o'lchandi.
Kulon kuchni o'lchagandan so'ng 1-sferani zaryadsizlantirish va uni yana statsionar shar bilan bog'lash orqali Kulon o'zaro ta'sir qiluvchi sharlar zaryadini 2,4,8 va hokazo ga kamaytirdi. bir marta,
Coulomb qonuni:
Vakuumda joylashgan ikkita statsionar nuqta zaryadlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchi zaryad modullarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proportsional bo'lib, zaryadlarni tutashtiruvchi to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltiriladi.
k – mutanosiblik koeffitsienti, birlik tizimini tanlashga bog'liq.
Men F12 kuchini Coulomb kuchi deb atayman
Coulomb kuchi markaziy, ya'ni. zaryad markazlarini bog'laydigan chiziq bo'ylab yo'naltirilgan.
SIda zaryad birligi asosiy emas, balki hosiladir va SI asosiy birligi Amper yordamida aniqlanadi.
Kulon - bu orqali o'tadigan elektr zaryadi ko'ndalang kesim 1 s uchun 1 A oqimi bo'lgan o'tkazgich
SIda vakuum uchun Kulon qonunidagi mutanosiblik koeffitsienti:
k = 9*109 Nm2/Cl2
Koeffitsient ko'pincha quyidagicha yoziladi:
e0 = 8,85 * 10-12 C2 / (Nm2) - elektr doimiy
Kulon qonuni quyidagi shaklda yozilgan:
Agar nuqta zaryadi vakuumdan boshqa nisbiy o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan muhitga joylashtirilsa, Kulon kuchi e marta kamayadi.
Vakuumdan boshqa har qanday muhit uchun e > 1
Kulon qonuniga ko'ra, vakuumda 1 m masofada joylashgan har biri 1 C bo'lgan ikkita nuqta zaryadi kuch bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Ushbu hisob-kitobdan ko'rinib turibdiki, 1 Kulon zaryad juda katta qiymatdir.
Amalda ular submultiple birliklardan foydalanadilar - µC (10-6), mC (10-3)
1 C elektronlarning 6*1018 zaryadini o'z ichiga oladi.
Yadrodagi elektron va proton o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchlari misolidan foydalanib, zarralar orasidagi o'zaro ta'sirning elektrostatik kuchi tortishish kuchidan taxminan 39 daraja katta ekanligini ko'rsatish mumkin. Biroq, makroskopik jismlarning o'zaro ta'sirining elektrostatik kuchlari (umuman elektr neytral) faqat ularda joylashgan juda kichik ortiqcha zaryadlar bilan belgilanadi va shuning uchun jismlarning massasiga bog'liq bo'lgan tortishish kuchlariga nisbatan katta emas.
Statik zaryadlar muvozanati mumkinmi?
Ikki musbat q1 va q2 nuqtali zaryadlar sistemasini ko‘rib chiqamiz.
Uchinchi zaryadni muvozanat holatida bo'lishi uchun qaysi nuqtaga qo'yish kerakligini topamiz va bu zaryadning kattaligi va belgisini ham aniqlaymiz.
Statik muvozanat jismga ta'sir etuvchi kuchlarning geometrik (vektor) yig'indisi nolga teng bo'lganda yuzaga keladi.
Uchinchi zaryadga q3 ta'sir etuvchi kuchlar bir-birini bekor qila oladigan nuqta zaryadlar orasidagi to'g'ri chiziqda joylashgan.
Bunday holda, q3 zaryadi ijobiy yoki salbiy bo'lishi mumkin. Birinchi holda, itaruvchi kuchlar, ikkinchisida - jozibali kuchlar qoplanadi.
Coulomb qonunini hisobga olgan holda, to'lovlarning statik balansi quyidagi hollarda bo'ladi:
q3 zaryadining muvozanati uning kattaligiga ham, zaryad belgisiga ham bog'liq emas.
Zaryad q3 o'zgarganda, tortishish kuchlari (q3 musbat) ham, itaruvchi kuchlar ham (q3 manfiy) teng o'zgaradi.
Qaror qabul qilib kvadrat tenglama x ga nisbatan har qanday belgi va kattalikdagi zaryad q1 zaryaddan x1 masofada joylashgan nuqtada muvozanatda bo'lishini ko'rsatish mumkin:
Keling, uchinchi zaryadning pozitsiyasi barqaror yoki beqaror bo'lishini bilib olaylik.
(Barqaror muvozanatda muvozanat holatidan chiqarilgan jism unga qaytadi, beqaror muvozanatda esa undan uzoqlashadi)
Gorizontal siljish bilan F31, F32 itaruvchi kuchlar zaryadni muvozanat holatiga qaytaradigan zaryadlar orasidagi masofalarning o'zgarishi tufayli o'zgaradi.
Gorizontal siljish bilan zaryad q3 muvozanati barqaror.
Vertikal siljish bilan hosil bo'lgan F31, F32 q3 ni itaradi
Sahifaga o'tish:
