Coulomb-törvény
Elektrotechnikai berendezések: Az alapok
Coulomb-törvény
1785-ben, a francia fizikus Charles-Auguste Medál kísérletileg meghatározott alaptörvénye elektrosztatikusságon - a kölcsönhatás törvénye két fix pont töltött testek vagy szemcsék.
A kölcsönhatás törvénye rögzített elektromos töltések - Coulomb-törvény - az alap (alapvető) fizikai törvény. Sem más természeti törvények nem követi.
Jelöljük a töltés modulokat | q1 | és | q2 |, a Coulomb-törvény felírható az alábbi formában:
ahol k - arányossági tényező, amelynek értéke függ a választott egység elektromos töltés. A rendszer SI Nm 2 / C 2, ahol ε0 - Elektromos állandó egyenlő 8,85 x 10 -12 Cl 2 / Nm 2
A megfogalmazás a törvény:
A kölcsönhatás erősségét két pont rögzített töltésű szervek vákuum egyenesen arányos a termék a töltés modulok és fordítottan arányos a tér a távolság közöttük.
Coulomb-törvény e készítményben csak akkor érvényes, pont töltött testek, hiszen csak nekik a koncepció közötti távolság a díjak egy határozott jelentése van. Point töltött testek a természetben. De ha a távolság a szervek sokszor nagyobb, mint a méret, bármilyen alakú, bármilyen méretű töltött testek alapvető, mivel a tapasztalat azt mutatja, nem befolyásolják a kölcsönhatás közöttük. Ebben az esetben a test lehet tekinteni, mint egy pont.
Ez könnyű megtalálni, hogy két töltött golyó felfüggesztett húrok, vagy tapadnak egymáshoz, vagy taszítják egymást. Ebből következik, hogy az az erő kölcsönhatás két fix pont töltésű szervek mentén vannak összekötő egyenes ezeket a testeket.
Ezeket az erőket nevezzük központi. Jelölő ható erő az első díjat a második, és - a ható erő a második díjat az első (. 1. ábra) szerint a Newton harmadik. Jelöljük a sugár vektor levonni a második díjat, hogy az első (ábra. 2), majd a
Ha a Q1 és Q2 díjak jelek azonosak, az erő iránya egybeesik az irányt a vektor; egyébként vektorok és orientált ellentétes irányban.
Ismerve a kölcsönhatás törvénye pont töltött testek, akkor lehet számítani a kölcsönhatás erősségét a töltött bármely szervek. meg kell, hogy mentálisan osztva ilyen kis elemek a test, úgy, hogy mindegyik lehet tekinteni, mint egy pont. Hozzáadása egy geometriailag erők kölcsönhatása mindezen elemeket összefogjuk, ki tudjuk számítani a kapott kölcsönhatás erősségét.
A felfedezés a Coulomb-törvény - az első konkrét lépés a tanulmány tulajdonságainak az elektromos töltés. A jelenléte elektromos töltés a szervek vagy elemi részecskék, hogy kölcsönhatásba lépnek egymással Coulomb törvénye. Nincs eltérés a szigorú betartását Coulomb-törvény jelenleg nem található.
Coulomb tapasztalata
Az igény, hogy végezzen kísérleteket Coulomb okozta, hogy a közepén a XVIII. Ez felhalmozódott sok minőségi adatok elektromos jelenségek. Szükség volt, hogy nekik a mennyiségi értelmezés. Mivel az erőt a villamos kölcsönhatás viszonylag kicsi volt, van egy komoly probléma módszert létrehozni, amely lehetővé tenné, hogy a méréseket és megkapjuk a szükséges mennyiségi anyagot.
Francia mérnök és tudós Sharl Kulon javasolt egy mérési módszerét kis erők, amelynek alapja a következő kísérleti tények által felfedezett tudósok: az erő által generált rugalmas deformációja fémhuzal egyenesen arányos a szög a csavar, a negyedik hatványával a huzal átmérője, és fordítottan arányos annak hossza:
ahol d - átmérőjű, L - vezetékhossz, φ - a szög a csavar. A matematikai kifejezést k arányossági tényező empirikusan, és jellegétől függ az anyag, amelyből huzal készült.
Ez a minta már használják az úgynevezett torziós inga. A skála lehet mérni a kicsiny erő mintegy 5 × 10 -8 N.
Torziós skálák (ábra. 3a) áll egy könnyű üveg himba 9 10.83 cm hosszúságú, és felfüggesztik a ezüstdrót 5 körülbelül 75 cm hosszú, 0,22 cm átmérőjű. Egyik végén a lengőkar található Buzinova bevonatú gyöngyöt 8, míg a másik - szemben a 6 - papír kört, áztatott terpentin. A felső végén a huzal csatolt fejegység 1. Itt volt mutatót 2, amellyel a csavar szöget kimérjük a számlap 3. A fonalat skála van. Az egész rendszer helyeztük üveghengerekben 4, és a felső fedelet 11. az alsó henger volt egy nyílás, amelybe egy üvegbottal egy labdát a végén 7. A kísérleteket alkalmazott gyöngyöket átmérőjű tartományban 0,45-0,68 cm.
A kísérlet megkezdése előtt, a fej mutatót a nulla értéken van. Ezután a 7 labda által felszámított pre-elektromos labda 12. Amikor a 7 labda érintkezik a mozgatható labdát 8, a töltés-újraelosztó. Azonban, annak a ténynek köszönhető, hogy az átmérője a gyöngyök voltak azonosak, és azonos díjak gyöngyök a 7. és 8..
Mivel az elektrosztatikus taszítás gyöngyöket (ábra. 3b) a lengőkar 9 elforgatva szögben γ (skálán 10). A fej 1 visszakerül a sugár kiindulási helyzetbe. A skálán 3 mutató 2 lehetővé teszi, hogy meghatározza a szöget α sodratú. A teljes szöge sodratú φ = γ + α. A kölcsönhatás erősségét az üveggolyók közötti arányos φ. azaz a szög a csavar lehet megítélni erő nagyságát.
A közötti távolság állandó a golyók (ez rögzítésre skálán 10 fokban) vizsgáltuk az függését dpH közötti kölcsönhatás pontja test a töltés rájuk.
Annak megállapításához, a függőség az erő a felelős gyöngyök medál talált egy egyszerű és ötletes módja változik a töltés golyót. Erre a célra az egymáshoz kapcsolja az töltésű labdát (vagy golyók 7, 8) azonos méretű töltés nélküli (izzó 12 a szigetelő nyél). A töltés ebben az esetben egyenlően osztják a labdákat, mint a csökkentett töltési analizáltuk 2, 4, és így tovább. G. idő. Az új erő értéke az új érték a díj ismét kísérletileg határozzuk meg. Kiderült, hogy az erő egyenesen arányos a termék díjak izzók:
A függőség erő a villamos kölcsönhatása a távolság észlelt a következőképpen. A bejelentést követően a díj izzók (ez volt ugyanaz a) gerendát eltéríti szöget γ. Aztán fordult a fejét 1 csökkentésére ez a szög γ1. A teljes sodrási szög φ1 = α1 + (γ - γ1) (α1 - elfordulási szög a fej). A csökkenő szögtávolságban golyókat, mielőtt γ2 teljes sodrási szög φ2 = α2 + (γ - γ2). Azt is megfigyelték, hogy ha a γ1 = 2γ2. A φ2 = 4φ1. t. e., ha a távolság 2-szer a kölcsönhatás erő nőtt 4-szer. Ugyanez a faktor nagyobb nyomatékot, mivel a torziós nyomaték egyenesen arányos a szög a csavar, és így az erő (nyomatékkart változatlan maradt). Ezért azt a következtetést, hogy a kölcsönhatás erő két töltésű szemcsék fordítottan arányos a távolság négyzetével közöttük:
irodalom
2. Volshteyn S. L. és munkatársai: Methods in Physical Science Iskola :. Kézikönyv tanároknak / SL Wohlstein, SV Pozoysky, VV Usanov; Ed. SL Wohlstein. - Mn. Nar. asveta, 1988. - 144 p.