Lwa Coulomb (elektwostatik)

Pou menm non ak atik la, gadeLwa Koulon.

Lwa Coulomban eksprime, nanelektwostatik,fòsentèraksyonant de patikil ki chaje elektrik. Li pran nonCharles-Augustin Coulombfizisyen franse a ki te deklare li an 1785epi li fòme baz elektwostatik. Li ka deklare jan sa a:

Nan de ka yo, fòs la pwopòsyonèl ak pwodui chaj yo epi li varye kòm kare envès distans ant chaj yo.

« Entansite fòs elektwostatik ant de chaj elektrik pwopòsyonèl ak pwodwi de chaj yo epi li envers pwopòsyonèl ak kare distans ant de chaj yo. Fòs la pote pa liy ki pase nan de chaj yo. »

Detèminasyon eksperimantal istorik

Coulomb Balance.

Charles-Augustin Coulomb te deklare lwa entèraksyon elektwostatik an 1785 apre plizyè mezi ki te fèt akbalans Coulombke li te devlope pou detekte fòs entèraksyon trè fèb. Sa a se yonbalans tòsyonpou ki mezi ang tòsyon an nan ekilib fè li posib pou detèmine entansite fòs repouse. Nan ka fòs attrayant, se etid osilasyon sistèm nan ki fè li posib pou detèmine entansite fòs yo. Yo mete yon chaj elektrik nan fen yon baton orizontal tache ak yon fil vètikal ki gen karakteristik trese deja etabli. Prensip la nan mezi a konsiste de konpansasyon, gras a koupl la trese nan fil vètikal la, koupl la egzèse pa yon lòt chaj elektrik pote nan vwazinaj la nan chaj la fiks sou baton an.

Fòs Coulomb

Fòs${\vec {F}}_{1/2}$egzèse pa yonchaj elektrik$q_{1}$plase nan pwen${\vec {r}}_{1}$sou yon chaj$q_{2}$ki plase nan pwen${\vec {r}}_{2}$ekri

${\vec {F}}_{1/2}={\frac {q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {{\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}}{\|{\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}\|^{3}}}$,

kote$\epsilon _{0}\simeq$8,854 × 10⁻¹²Fm⁻¹se yon konstan inivè sắc l ki relekonstan dyelèktrik,oswapermitivite vakyòm.Lwa Coulomb a pa valab pou chaj deplase men sắc lman nan yon ankadreman referans kote yo tou de fiks. Lwa Coulomb la, ki endike konsa, se an reyalite nan yon sistèm inite kotechaj elektrikse yonkantite fizikki pa koresponn ak okenn lòt inite ki soti nanmekanik Newtonyen.Nouvo inite sa a motive entwodiksyon konstan dielektrik la pou rapò pwodwi de chaj elektrik ak pèmitivite vakyòm lan se yon inite mekanik (nan ka sa a yonfòsmiltipliye pa yon [ [sifas (jeometri)|sifas]]). Nou ka, altènativman men souvan pa trè eklere, sắc vi ak yon lòt sistèm inite ki pa mande pou yon nouvo inite pou chaj elektrik la. Sistèm inite yo itilize pi souvan sesistèm CGS,kote lwa a ekri pi senp

${\vec {F}}_{1/2}=q_{1}q_{2}{\frac {{\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}}{\|{\vec {r}}_{2}-{\vec {r}}_{1}\|^{3}}}$.

Nan ka sa a, distans yo dweenperatifeksprime ansantimètak fòs yo andynes.Lè sa a, chaj elektrik la gen inite ibrid la ki releinite elektwostatik,oswa "esu", ki soti nanAngleinite elektwostatik la,depi sistèm CGS la sitou itilize nan peyi anglo-sakson.

Eskalatè, vektè ak deskripsyon grafik

Lwa Coulomb la ka endike kòm yon ekspresyon matematik ki gen fòmeskalèakvektè:

$|{\boldsymbol {F}}|={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{|q_{1}q_{2}| \over r^{2}}$

et

${\boldsymbol {F_{1}}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{q_{1}q_{2}{\boldsymbol {{\hat {r}}_{12}}} \over |{\boldsymbol {r_{12}}}|^{2}}$

,respectivement,

koteε₀sepermitivite vakyòm,q₁akq₂ se grandè pozitif oswa negatif chaj yo, eskalèrse distans ant chaj yo, vektè${\boldsymbol {r_{12}}}={\boldsymbol {r_{1}-r_{2}}}$se distans vektè ant chaj yo ak${\boldsymbol {{\hat {r}}_{12}}}={{\boldsymbol {r_{12}}}/|{\boldsymbol {r_{12}}}|}$,sa vle di yon vektè inite ki montre soti nanq₂rive nanq₁.

Reprezantasyon grafik lwa Coulomb la

Fòm vektè ki anwo a kalkile fòs${\boldsymbol {F_{1}}}$aplike souq₁paq₂.>. Sinon, si nou itilizer₂₁,Lè sa a, efè a souq₂kalkile, byenke kantite sa a kapab kalkile fasil atravèTwazyèm Lwa Newton:${\boldsymbol {F_{2}}}=-{\boldsymbol {F_{1}}}$. Se poutèt sa, vektè${\boldsymbol {{\hat {r}}_{12}}}$bay direksyon fòs la, men se pwodwi$q_{1}q_{2}$ki detèmine si fòs la se atire oswa repouse: si$q_{1}q_{2}$pozitif, fòs la repouse; si$q_{1}q_{2}$negatif, fòs la atire.

Konstan Coulomb

Konstan Coulombsekonstanpwopòsyonèlki parèt nan ekspresyon lwa Coulomb an.Konstan an vle di$k_{\mathrm {C} }$,$k_{\mathrm {e} }$oswa$k_{\mathrm {0} }$.Li defini apatipèmitivite vakyòm:

$k_{\rm {C}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\approx$8,987 551 792 3(14) × 10⁹Nm²C⁻²

Jeneralizasyon lwa Coulomb ki depann de tan

Solisyon jeneral ak kozatifekwasyon Maxwellyo bayekwasyon Jefimenko.Ekwasyon sa yo se jeneralizasyon ki depann de tan (elektwodinamik) lwa Coulomb a ak lwa Biot-Savart, ki te okòmansman vre sắc lman pou domèn elektwostatik ak mayetostatik osi byen ke pou kouran dirèk.

Ekwasyon Jefimenko baychan elektrikak chan mayetik akòz distribisyon chaj ak kouran elektrik nan espas. Yo pran an kont reta akòz pwopagasyon nan jaden (tan "reta" ) akòz valè a fini nan vitès la nan limyè ak efè relativist. Se poutèt sa yo ka itilize pou deplase chaj ak kouran. Yo se solisyon jeneral ekwasyon Maxwell yo pou nenpòt distribisyon abitrè chaj ak kouran.

Gade tou

Sou lòt pwojè yo:

Lwa Coulomb (elektwostatik),souWikimedia Commons

Bibliyografi

• (en)Estrikti elektwonik semi-conducteurs òganik,(ISBN978-1-64327-165-1,OCLC1078886134,DOI10.1088/2053-2571/aaddd8).
• (en)Pwoblèm nan elektwomayetik klasik,(ISBN978-3-319-63132-5ak978-3-319-87481-4,EAN9783319631325,OCLC1041736300,DOI10.1007/978-3-319-63133-2,SUDOC227832833).
• (en)FizikModèl:XXI,(ISBN978-2-8041-6190-3,EAN9782804161903,OCLC708358339,BNF42242787,SUDOC146796772).

Atik ki gen rapò

• Fòs
• Potansyèl elektrik
• Konstan fizik

Lyen ekstèn

• Ampère ak istwa elektrisiteak yon videyo/parcourspedagogique/ zoom/video/coulomb/video/coulomb.php Coulomb envante yon balans pou elektrisite