कुलॉम्बचा कायदा, व्याख्या आणि सूत्र - विद्युत बिंदू शुल्क आणि त्यांचे परस्परसंवाद

चार्ज केलेल्या शरीरांमध्ये परस्परसंवाद शक्ती असते ज्यामुळे ते एकमेकांना आकर्षित करू शकतात किंवा दूर करू शकतात. कुलॉम्बचा कायदा या शक्तीचे वर्णन करतो, शरीराच्या आकार आणि आकारावर अवलंबून, त्याच्या क्रियेची डिग्री दर्शवितो. या भौतिक कायद्याची या लेखात चर्चा केली जाईल.

स्थिर बिंदू शुल्क

कूलॉम्बचा नियम इतर वस्तूंपासून त्यांच्या अंतरापेक्षा खूपच लहान असलेल्या स्थिर शरीरांना लागू होतो. अशा शरीरावर एक पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्ज केंद्रित असतो. शारीरिक समस्या सोडवताना, मानले जाणारे शरीराचे परिमाण दुर्लक्षित केले जातात, कारण त्यांना खरोखर काही फरक पडत नाही.

सराव मध्ये, उर्वरित पॉइंट चार्जेस खालीलप्रमाणे चित्रित केले आहेत:

या प्रकरणात प्र₁ आणि q₂ - हे आहे सकारात्मक इलेक्ट्रिक चार्जेस आणि कूलॉम्ब फोर्स त्यांच्यावर कार्य करते (आकृतीमध्ये दर्शवलेले नाही). पॉइंट वैशिष्ट्यांचा आकार काही फरक पडत नाही.

लक्षात ठेवा! बाकीचे शुल्क एकमेकांपासून दिलेल्या अंतरावर स्थित असतात, जे समस्यांमध्ये सामान्यतः r अक्षराने दर्शविले जातात. लेखात पुढे, या शुल्कांचा विचार व्हॅक्यूममध्ये केला जाईल.

चार्ल्स कुलॉम्बचे टॉर्शन शिल्लक

1777 मध्ये कुलॉम्बने विकसित केलेल्या या उपकरणाने नंतर त्याच्या नावावर असलेल्या शक्तीचे अवलंबित्व काढण्यास मदत केली. त्याच्या मदतीने, बिंदू शुल्क, तसेच चुंबकीय ध्रुवांच्या परस्परसंवादाचा अभ्यास केला जातो.

टॉर्शन बॅलन्समध्ये उभ्या प्लेनमध्ये एक लहान रेशीम धागा असतो ज्यामधून संतुलित लीव्हर लटकलेला असतो. पॉइंट चार्जेस लीव्हरच्या शेवटी असतात.

बाह्य शक्तींच्या कृती अंतर्गत, लीव्हर क्षैतिजरित्या हलण्यास सुरवात करतो. थ्रेडच्या लवचिक शक्तीने संतुलित होईपर्यंत लीव्हर विमानात फिरेल.

हालचालीच्या प्रक्रियेत, लीव्हर उभ्या अक्षापासून एका विशिष्ट कोनाने विचलित होतो. हे d म्हणून घेतले जाते आणि त्याला रोटेशनचा कोन म्हणतात. या पॅरामीटरचे मूल्य जाणून घेतल्यास, उद्भवणार्या शक्तींचे टॉर्क शोधणे शक्य आहे.

चार्ल्स कुलॉम्बचे टॉर्शन संतुलन असे दिसते:

आनुपातिकता घटक k आणि विद्युत स्थिरांक

कौलॉम्बच्या नियमाच्या सूत्रात k मापदंड आहेत - समानुपातिकतेचा गुणांक किंवा विद्युत स्थिरांक आहे. विद्युत स्थिर अनेक संदर्भ पुस्तके, पाठ्यपुस्तके, इंटरनेट मध्ये सादर केले आहे आणि ते मोजण्याची गरज नाही! व्हॅक्यूम आनुपातिकता घटकावर आधारित सुप्रसिद्ध सूत्राद्वारे आढळू शकते:

येथे विद्युत स्थिरांक आहे,

- पाई,

व्हॅक्यूममधील आनुपातिकतेचे गुणांक आहे.

अतिरिक्त माहिती! वर सादर केलेले पॅरामीटर्स जाणून घेतल्याशिवाय, दोन पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेसमधील परस्परसंवादाचे बल शोधणे कार्य करणार नाही.
कुलॉम्बच्या कायद्याचे सूत्र आणि सूत्र

वरील सारांश देण्यासाठी, इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सच्या मुख्य कायद्याचे अधिकृत सूत्रीकरण देणे आवश्यक आहे. हे फॉर्म घेते:

व्हॅक्यूममध्ये विश्रांतीवर असलेल्या दोन बिंदू शुल्कांच्या परस्परसंवादाचे बल या शुल्कांच्या गुणाकाराच्या थेट प्रमाणात आणि त्यांच्यामधील अंतराच्या वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते. शिवाय, शुल्काचे उत्पादन मोड्यूलो घेतले पाहिजे!

या सूत्रात q₁ आणि q₂ बिंदू शुल्क आहेत, शरीर मानले जाते; आर² - चौकात घेतलेल्या या मृतदेहांमधील विमानावरील अंतर; k हा आनुपातिकतेचा गुणांक आहे ( व्हॅक्यूमसाठी).

कूलॉम्ब बलाची दिशा आणि सूत्राचे वेक्टर फॉर्म

सूत्राच्या संपूर्ण आकलनासाठी, कौलॉम्बच्या नियमाची कल्पना केली जाऊ शकते:

एफ_1,2 - दुसऱ्याच्या संदर्भात पहिल्या चार्जच्या परस्परसंवादाची शक्ती.

एफ_2,1 - पहिल्याच्या संबंधात दुसऱ्या शुल्काच्या परस्परसंवादाची शक्ती.

तसेच, इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सच्या समस्या सोडवताना, एक महत्त्वाचा नियम विचारात घेणे आवश्यक आहे: समान नावाचे विद्युत शुल्क दूर करणे आणि विरुद्ध शुल्क आकर्षित करणे. आकृतीमधील परस्परसंवाद शक्तींचे स्थान यावर अवलंबून असते.

जर विरुद्ध शुल्कांचा विचार केला गेला तर, त्यांच्या परस्परसंवादाची शक्ती एकमेकांकडे निर्देशित केली जाईल, त्यांचे आकर्षण दर्शवेल.

वेक्टर स्वरूपात इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सच्या मूलभूत कायद्याचे सूत्र खालीलप्रमाणे प्रस्तुत केले जाऊ शकते:

चार्ज q2 च्या बाजूने बिंदू शुल्क q1 वर कार्य करणारे बल आहे,

चार्ज q2 ला चार्ज q1 शी जोडणारा त्रिज्या वेक्टर आहे,

महत्वाचे! व्हेक्टर स्वरूपात सूत्र लिहिल्यानंतर, चिन्हे योग्यरित्या ठेवण्यासाठी दोन बिंदू विद्युत शुल्काच्या परस्पर शक्तींना अक्षावर प्रक्षेपित करणे आवश्यक आहे. ही कृती एक औपचारिकता आहे आणि अनेकदा कोणत्याही नोट्सशिवाय मानसिकरित्या केली जाते.

जेथे Coulomb चा कायदा व्यवहारात लागू केला जातो

इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सचा मूलभूत नियम हा चार्ल्स कूलॉम्बचा सर्वात महत्त्वाचा शोध आहे, ज्याने अनेक क्षेत्रांमध्ये त्याचा उपयोग केला आहे.

प्रसिद्ध भौतिकशास्त्रज्ञांची कामे विविध उपकरणे, उपकरणे, उपकरणे शोधण्याच्या प्रक्रियेत वापरली गेली. उदाहरणार्थ, लाइटनिंग रॉड.

विजेच्या रॉडच्या मदतीने, निवासी इमारती आणि इमारतींना वादळाच्या वेळी विजेपासून संरक्षण केले जाते. अशा प्रकारे, विद्युत उपकरणांच्या संरक्षणाची डिग्री वाढते.

लाइटनिंग रॉड खालील तत्त्वानुसार कार्य करते: गडगडाटी वादळादरम्यान, मजबूत इंडक्शन चार्ज हळूहळू जमिनीवर जमा होऊ लागतात, जे वर येतात आणि ढगांकडे आकर्षित होतात. या प्रकरणात, जमिनीवर एक ऐवजी मोठे विद्युत क्षेत्र तयार होते. लाइटनिंग रॉडजवळ, इलेक्ट्रिक फील्ड मजबूत होते, ज्यामुळे यंत्राच्या टोकापासून कोरोना इलेक्ट्रिक चार्ज प्रज्वलित होतो.

पुढे, जमिनीवर तयार झालेला चार्ज विरुद्ध चिन्हासह ढगाच्या चार्जकडे आकर्षित होऊ लागतो, कारण तो चार्ल्स कुलॉम्बच्या नियमानुसार असावा. त्यानंतर, हवा आयनीकरणाच्या प्रक्रियेतून जाते आणि विजेच्या रॉडच्या शेवटी विद्युत क्षेत्राची ताकद कमी होते. त्यामुळे इमारतीत वीज पडण्याचा धोका कमी आहे.

लक्षात ठेवा! ज्या इमारतीवर लाइटनिंग रॉड बसवला आहे त्या इमारतीला धडक दिली तर आग लागणार नाही आणि सर्व ऊर्जा जमिनीत जाईल.

कूलॉम्बच्या कायद्यावर आधारित, "पार्टिकल एक्सीलरेटर" नावाचे एक उपकरण विकसित केले गेले, ज्याची आज खूप मागणी आहे.

या उपकरणामध्ये, एक मजबूत विद्युत क्षेत्र तयार केले जाते, ज्यामुळे त्यात पडणाऱ्या कणांची ऊर्जा वाढते.

कुलॉम्बच्या कायद्यातील शक्तींची दिशा

वर नमूद केल्याप्रमाणे, दोन पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जेसच्या परस्परसंवादी शक्तींची दिशा त्यांच्या ध्रुवीयतेवर अवलंबून असते. त्या. समान नावाचे शुल्क मागे टाकले जाईल आणि विरुद्ध शुल्काचे शुल्क आकर्षित होतील.

कूलॉम्ब बलांना त्रिज्या वेक्टर असेही म्हटले जाऊ शकते, कारण ते त्यांच्या दरम्यान काढलेल्या रेषेने निर्देशित केले जातात.

काही शारीरिक समस्यांमध्ये, जटिल आकाराचे शरीर दिले जातात, जे पॉइंट इलेक्ट्रिक चार्जसाठी घेतले जाऊ शकत नाहीत, म्हणजे. त्याच्या आकाराकडे दुर्लक्ष करा. या परिस्थितीत, विचाराधीन शरीर अनेक लहान भागांमध्ये विभागले जाणे आवश्यक आहे आणि प्रत्येक भाग स्वतंत्रपणे मोजणे आवश्यक आहे, Coulomb च्या नियमाचा वापर करून.

बीजगणित आणि भूमितीच्या नियमांनुसार विभाजन करून प्राप्त होणारे बल वेक्टर सारांशित केले जातात. परिणाम परिणामी शक्ती आहे, जे या समस्येचे उत्तर असेल. सोडवण्याच्या या पद्धतीला बहुतेक वेळा त्रिकोण पद्धत म्हणतात.

कायद्याच्या शोधाचा इतिहास

वर विचारात घेतलेल्या कायद्यानुसार दोन बिंदू शुल्कांचे परस्परसंवाद प्रथम 1785 मध्ये चार्ल्स कुलॉम्ब यांनी सिद्ध केले. भौतिकशास्त्रज्ञाने टॉर्शन बॅलन्सचा वापर करून तयार केलेल्या कायद्याची सत्यता सिद्ध करण्यात व्यवस्थापित केले, ज्याच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत देखील लेखात सादर केले गेले.

गोलाकार कॅपेसिटरमध्ये कोणतेही विद्युत शुल्क नसते हे देखील कुलॉम्बने सिद्ध केले. त्यामुळे विचाराधीन शरीरांमधील अंतर बदलून इलेक्ट्रोस्टॅटिक बलांचे परिमाण बदलले जाऊ शकते या विधानापर्यंत तो आला.

अशा प्रकारे, कुलॉम्बचा नियम हा अजूनही इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सचा सर्वात महत्त्वाचा नियम आहे, ज्याच्या आधारावर अनेक महान शोध लावले गेले आहेत. या लेखाच्या चौकटीत, कायद्याची अधिकृत शब्दरचना सादर केली गेली, तसेच त्याचे घटक भाग तपशीलवार वर्णन केले गेले.

तत्सम लेख: