Кулонов закон - методе откривања и границе

Накнаде и електрична енергија су термини који су обавезни за оне случајеве у којима се посматра интеракција напуњених тела. Снаге одбијања и привлачности потичу од напуњених тела и шире се истовремено у свим правцима, постепено бледећи. Ову силу је благовремено открио познати француски природословац Чарлс Кулон, а правило коме се покоравају наелектрисана тела се од тада зову Цоуломбов закон.

Цхарлес Пендант

Француски научник рођен је у Француској, гдје је стекао изврсно образовање. Активно је применио своје знање у инжењерству и дао значајан допринос теорији механизама. Привезак је аутор радова који су проучавали рад. ветрењаче, статистика разних структура, торзија нити под утицајем спољашњих сила. Један од ових радова помогао је да се открије Цоуломб-Амонтонов закон, који објашњава процесе трења. Али главни допринос Цхарлеса Цоуломб-а направљен је за проучавање статичког електрицитета. Експерименти које је спровео овај француски научник довели су га до разумевања једног од најосновнијих закона физике. Њему дугујемо знање о природи интеракције напуњених тела.

Прехистори

Силе привлачења и одбијања, са којима електрични набоји дјелују једни на друге, усмјерени су дуж равне линије која спаја напуњена тијела. Са повећањем удаљености, ова сила слаби. Већ после Исаац Невтон отворио свој светско право Француски научник С. Кулон је експериментално истражио принцип интеракције између напуњених тела и доказао да је природа такве силе слична агресивним снагама. Штавише, како се испоставило, интерактивна тела у електричном пољу понашају се на исти начин као и сва тела која поседују масу у гравитационом пољу.

Цоуломб Девице

Дијаграм уређаја са којим је Цхарлес Цоуломб направио своја мјерења приказан је на слици:

Као што можете видети, у суштини, овај дизајн се не разликује од уређаја, који је у једном тренутку мерио Цавендисх гравитациона константа. Изолациона шипка, окачена на танки конац, завршава се металном куглом, на коју се извлачи извесна електрични набој Још једна метална кугла се приближава кугли, а затим, како се приближава, сила интеракције се мери према степену увијања конца.

Цоуломб Екперимент

Кулонб је сугерисао да се Хооков закон, који је тада већ био познат, може применити на силу са којом се конац савија. Научник је упоредио промену силе на различитим удаљеностима једне кугле од друге и открио да сила интеракције мења своју вредност у обрнутој пропорцији са квадратом растојања између лопти. Привезак је успео да промени вредности напуњене кугле из к у к / 2, к / 4, к / 8 и тако даље. Са сваком променом наплате, сила интеракције се пропорционално мењала његова вредност. Дакле, постепено је формулисано правило, које је касније названо “Цоуломбов закон”.

Дефиниција

Експериментално, француски научник је доказао да су силе са којима два сабрана тела интерагују пропорционална производу њихових набоја и обрнуто пропорционална квадрату растојања између набоја. Ова тврдња је Цоуломбов закон. У математичкој форми, може се изразити као:

У овом изразу:

• к је износ наплате;
• д је растојање између напуњених тела;
• к је електрична константа.

Вредност електричне константе зависи од избора мерне јединице. У модерном систему, величина електричног набоја се мери у привјесцима, а електрична константа у Невтону × м ² / Привезак ² .

Недавна мјерења су показала да овај коефицијент треба узети у обзир диелектричну константу медија у којем се експеримент проводи. Сада је вредност приказана у облику релације к = к _¹ / е, где је к ₁ електрична константа која нам је већ позната и није индикатор диелектричне константе. У условима вакуума ова вредност је једнака једној.

Закључци из Цоуломбовог закона

Научник је експериментисао са различитим оптужбама, тестирајући интеракцију између тела са различитим набојем. Наравно, није могао мјерити електрични набој у било којој јединици - није било довољно знања или одговарајућих инструмената. Цхарлес Цоуломб је успио подијелити пројектил додиривањем напуњене кугле. Дакле, он је примио фракциону вредност оригиналне наплате. Серија експеримената показала је да је електрични набој очуван, размјена се одвија без повећања или смањења количине пуњења. Овај основни принцип био је основа закона очувања електричног набоја. Тренутно је доказано да се овај закон посматра како у микрокозму елементарних честица тако иу макросвијету звијезда и галаксија.

Услови потребни за испуњавање Цоуломбовог закона

Да би закон био испуњен са већом прецизношћу, морају бити испуњени следећи услови:

• Трошкови се морају навести. Другим ријечима, удаљеност између проматраних напуњених тијела мора бити много већа од њихове величине. Ако наелектрисана тела имају сферични облик, онда можемо претпоставити да је читава наелектрисања у тачки која је центар сфере.
• Мјерена тијела морају бити фиксирана. У супротном, бројни спољни фактори ће утицати на покретни набој, на пример, Лорентзову силу, која даје пуном телу додатно убрзање. Као и магнетно поље покретног напуњеног тела.
• Посматрана тела треба да буду у вакууму да би се избегли ефекти протока ваздушне масе на резултате посматрања.

Цоуломбов закон и квантна електродинамика

Са становишта квантне електродинамике, интеракција наелектрисаних тела настаје кроз размену виртуелних фотона. Постојање таквих невидљивих честица и нулте масе, али не и нултог набоја, индиректно је потврђено принципом несигурности. Према овом принципу, виртуални фотон може постојати између тренутака емисије такве честице и њене апсорпције. Што је мањи размак између тијела, то је мање времена фотона на путу, дакле, већа је енергија емитованих фотона. Уз малу дистанцу између опажених набоја, принцип несигурности дозвољава размену и краткоталасних и дуговалних честица, а на великим удаљеностима кратковални фотони не учествују у размени.

Постоје ли ограничења за примјену Цоуломбовог закона

Цоуломбов закон у потпуности објашњава понашање два тачкаста набоја у вакууму. Али када се ради о стварним телима, треба узети у обзир димензије запремине напуњених тела и карактеристике средине у којој се врши посматрање. На пример, неки истраживачи су приметили да тело које носи мали набој и које је присиљено на електрично поље другог објекта са великим набојем почиње да се привлачи овим набојем. У овом случају, тврдња да се слично наелектрисана тела одбијају једна другу, треба тражити друго објашњење за посматрани феномен. Највјероватније, овдје се не расправља о кршењу Цоуломбовог закона или принципу очувања електричног набоја - могуће је да посматрамо феномене који нису проучавани до краја, што наука може објаснити мало касније.