Jakie jest prawo Coulomba?

Prawo Coulomba w fizyce opisuje interakcję dwóch naładowanych cząstek. Stwierdza, że ​​siła między cząsteczkami zależy od wielkości poszczególnych ładunków i kwadratu odległości między nimi. Istnieją dwie formy prawa, znane jako formy skalarne i wektorowe, w zależności od tego, czy wymagana jest tylko wielkość siły, czy też zarówno wielkość, jak i kierunek siły.

Prawo Coulomba jest jednym z najbardziej znanych równań w elektrostatyce, które jest badaniem wzajemnego oddziaływania elektrycznie naładowanych cząstek. Pierwotnie odkrył go Charles Augustin de Coulomb, francuski naukowiec, w 1783 r. Bez tego odkrycia naukowe zrozumienie pól elektrycznych i magnetycznych byłoby znacznie trudniejsze.

Podstawowa postać prawa Coulomba, słowami, stwierdza, że ​​siła między dwiema cząsteczkami z ładunkiem elektrycznym jest proporcjonalna do pomnożenia dwóch ładunków podzielonych przez kwadrat odległości. Oznacza to, że cząstki o większym ładunku wywierają na siebie większą siłę niż cząstki o słabszym ładunku. Należy zauważyć, że aby znaleźć wartość bezwzględną siły między cząsteczkami, wymagana jest stała zwana „stałą Coulomba”.

W prawie Coulomba siła jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości, a nie tylko samej odległości. Jeśli ilość jest odwrotnie proporcjonalna do drugiej, oznacza to, że wielkość jednej maleje wraz ze wzrostem drugiej. Oznacza to, że jeśli odległość między dwiema cząsteczkami podwoi się, siła między nimi będzie czterokrotnie mniejsza niż tylko dwa razy. Powodem jest to, że pole elektryczne z jednej cząstki rozprzestrzenia się w kształcie kuli, co oznacza, że ​​im dalej od cząstki, tym bardziej rozcieńczona jest siła.

Innym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę w prawie Coulomba, jest to, że jeśli jest stosowany w postaci wektorowej, co oznacza, że ​​uwzględnia się zarówno wielkość siły, jak i kierunek, można go stosować zarówno z dodatnimi, jak i ujemnymi cząsteczkami. W rezultacie dwa ładunki tego samego typu odpychają się, podczas gdy ładunki przeciwnego typu przyciągają się. Fizycy zwykle używają w obliczeniach postaci wektorowej prawa Coulomba, ponieważ zapewnia ona więcej informacji o sile działającej na każdą cząsteczkę.

Przydatnym aspektem prawa Coulomba jest to, że można go łatwo zastosować do więcej niż dwóch cząstek. Jest to znane jako prawo superpozycji, które stwierdza, że ​​całkowita siła na dowolną cząsteczkę jest sumą poszczególnych sił. Dodawanie sił w ten sposób wymaga postaci wektorowej prawa Coulomba.