쿨롱의 법칙 - 안정성 조건

쿨롱의 법칙은 정전기 힘으로도 알려진 두 개의 고정 전기 하전 입자 사이에 존재하는 힘을 설명합니다.

1785 년 프랑스 물리학자인 Charles Augustin de Coulomb은 일반적으로 Coulomb의 법칙으로 알려진 두 전기 전하 신체 사이의 반발 또는 매력적인 힘에 대한 방정식을 발표했습니다. Coulomb의 법칙은 두 전기 하전 된 신체 사이의 매력의 정전기력 또는 반발의 강도는 전하의 산물에 직접 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다.

쿨롱 법의 방정식

Coulomb의 법칙에 따르면, 두 개의 충전 된 물체 사이의 에너지는 각각의 요금에 비례하고 분리 거리에 반비례합니다. 이것은 수학적으로 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

f =k * q1 * q2/ d2

객체 1은 Q1 (쿨롱)으로 충전되며, 객체 2는 Q2로 충전되며 D는 두 객체 사이의 거리 (미지)입니다. 문자 k는 쿨롱의 법률 상수 k를 나타냅니다. 

k의 값은 충전 된 물체가 침수되는 매체에 따라 다릅니다. 공기의 경우 값은 약 9.0 x 109 N /M2 /C2입니다. 방정식에서 K는 쿨롱으로 대체되어 거리와 전하의 단위를 제거합니다. 이것은 Newtons를 힘의 단위로 남겨 둡니다.

포인트 전하는 두 객체 사이의 힘을 정확하게 설명하는 Coulomb의 법칙을 사용하여 설명 할 수 있습니다. 마치 그 청구가 모두 중심에 집중된 것처럼, 전도성 구의 전하는 다른 물체의 전하와 상호 작용합니다. 요금의 중심은 청구가 얼마나 균일하게 분배되는지에 관계없이 그 중심으로 간주 될 수 있습니다. 포인트 충전은 구의 중심에 있습니다. Coulomb의 법칙은 포인트 요금에 적용되므로 각 물체의 충전 중심 사이의 거리는 방정식에서 D입니다.

쿨롱의 법칙은 벡터 형태로 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

f ∝ Q1 Q2

f ∝ 1r2

이 두 방정식

f ∝ q1q2r2

f =k q1q2r2

스칼라 형태의 쿨롱의 법칙은 다음과 같습니다.

f =k Q1 Q1 Q2 ⁄ R2

Coulomb의 법칙의 상수는 k ⩬ 8.99 * 109n-m2 c-2, q1, q2입니다. 입자.

쿨롱의 법칙에는 다음과 같은 속성이 있습니다.

포인트 전하는 쿨롱의 법칙을 충족시키기 위해 다른 지점 충전에 힘을 가하는 경향이 있습니다.

1. 매력적인 힘 또는 반발력이 관련되어 있습니다.

2. 가상 선은 입자를 연결합니다. 이것이 힘의 방향이 될 것입니다.

3. 상호 작용에는 몇 가지 포인트 요금이 포함되므로 각 포인트 전하는 인접 요금의 위치에 관계없이 각 포인트 요금에 개별 힘을 배치합니다. 두 충전 사이의 상호 작용에서 힘은 크기에 비례합니다.

   .

4. 서로 유사한 충전은 격퇴하는 경향이있는 반면, 서로 반대되는 요금은 매력적인 경향이 있습니다.

5. 일반적으로 두 입자 또는 물질 사이의 힘은 그들 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다.

쿨롱의 법칙 안정성 조건

두 점 A와 B가 있다고 가정합니다.

결과적으로 Q의 모든 힘이 A를 향한 것이기 때문에 원래 위치로 돌아 가지 않을 것입니다. 결과적으로 축 방향 변위는 평형이 분해됩니다.

“q”가 AB에 수직 일 때 전하가 원래 위치로 반환됩니다. 힘 FA와 FB가 서로 반대하기 때문입니다. 결과적으로, 수직 변위의 경우 평형은 안정적입니다.

1 쿨롱의 전하는 9*10 n과 같은 힘으로 동일한 부호의 다른 전하를 반발하는 반면 충전은 진공에서 1 미터로 분리되고 쿨롱 힘은 보수적 인 내부 힘으로 정의됩니다.

값은 8.86 × 10-12 c²/n m2 =8.86 × 10-12 f m-1

이것은 정적 충전에 대해서만 쿨롱 힘이 어떻게 사실인지 알려줍니다.

쿨롱 법의 제한

쿨롱의 법칙은 명확한 가정하에 도출되며 자유롭게 적용 할 수 없습니다. 그 제한은 다음과 같습니다.

• 두 흥미로운 전하 입자 사이의 평균 용매 분자 수가 크면 Coulomb의 법칙이 유지됩니다.

• 쿨롱의 법칙이 적용 되려면 포인트 요금이 쉬어야합니다.

• 역 제곱 법칙은 Coulomb의 법칙에 적용됩니다. 역 제곱 법칙이 적용되는 경우에만 적절합니다.

• 입자들 사이의 용매 분자는 두 전하보다 더 커야합니다.

• 규칙적이고 부드러운 모양의 충전은이 공식으로 쉽게 처리 할 수 ​​있지만 불규칙한 모양의 충전은 너무 복잡해집니다.

결론

Coulomb의 법칙에 따르면 두 하전 된 몸 사이의 매력은 요금의 산물에 직접 비례하고 둘 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 충전은 두 지점을 연결하는 라인을 따라 작용합니다. Coulomb의 법률에 따라 휴식 중 혐의는 다음과 같은 속성을 가해줍니다. 요금이 서로를 격퇴하고 요금이 서로 유치하는 것과는 달리. 쿨롱의 법칙의 벡터 형태는 충전으로 인한 전기장의 방향을 제공합니다. 두 가지 음전하가 서로 반발하는 반면, 양전하는 음전하를 유치합니다. 물리학에서 혐의는 매력에 따라 행동합니다.