Основно съдържание

Физика за напреднали/колеж 1

Курс: Физика за напреднали/колеж 1 > Раздел 10

Урок 3: Закон на Кулон и електрична сила

Преговор на закон на Кулон и електрична сила

Преговори какво е поведението на електрична сила между еднакви и противоположни заряди и зависимостта му от разстоянието на разделение и големината на заряда. Сравни електричната сила и гравитационната сила.

Основни понятия

Термин	Значение
Електрична сила (F, start subscript, E, end subscript)	Притегателната или отблъскващата сила между две заредени тела. Понякога се нарича електростатична сила. Векторна величина с мерни единици start text, N, end text.

Формули

Уравнение	Разбор на символи	Значение в думи
open vertical bar, F, start subscript, E, end subscript, close vertical bar, equals, k, open vertical bar, start fraction, q, start subscript, 1, end subscript, q, start subscript, 2, end subscript, divided by, r, squared, end fraction, close vertical bar	F, start subscript, E, end subscript е електрична сила, k е константата на закона на Кулон, q, start subscript, 1, end subscript и q, start subscript, 2, end subscript са зарядите, а r е разстоянието между зарядите.	Големината на електричната сила между q, start subscript, 1, end subscript и q, start subscript, 2, end subscript е право пропорционална на големината на зарядите и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Това уравнение е известно като закон на Кулон.

Електрична сила и закон за обратните квадрати

Законът на Кулон може да изглежда донякъде познат, понеже има много общо със закона на Нютон за гравитацията:

\begin {aligned} |{F_E}| &= k \left | \dfrac{q_1 q_2}{r^2} \right | \\\\ |{F_g}| &= G\dfrac{ m_1 m_2}{r^2} \end{aligned}

Подобно на гравитационната сила, където големината на силата се увеличава с масата, големината на електричната сила се увеличава с големината на зарядите. И двете сили действат по права, която съединява телата (маси или заряди). И двете сили са обратнопропорционални на квадрата на разстоянието между телата, като това е известно като закон за обратните квадрати. Също така и двете сили имат константи на пропорционалност. F, start subscript, g, end subscript използва G, а F, start subscript, E, end subscript използва k, където:
k, equals, 9, comma, 0, times, 10, start superscript, 9, end superscript, start fraction, start text, N, end text, dot, start text, m, end text, squared, divided by, start text, C, end text, squared, end fraction.

За повече информация, виж статията ни за закона на обратните квадрати.

Електричната сила F, start subscript, E, end subscript може да бъде или привличаща, или отблъскваща, докато гравитационната сила F, start subscript, g, end subscript е винаги привличаща. Подобните заряди, например два отрицателни заряда или два положителни заряда, ще се отблъскват взаимно. Противоположните заряди се привличат взаимно.

Свойство	Електрична сила F, start subscript, E, end subscript	Гравитационна сила F, start subscript, g, end subscript
Зависимост от r	\propto, start fraction, 1, divided by, r, squared, end fraction	\propto, start fraction, 1, divided by, r, squared, end fraction
Приложена върху	заряди (q, start subscript, 1, end subscript и q, start subscript, 2, end subscript)	маси (m, start subscript, 1, end subscript и m, start subscript, 2, end subscript)
Посока	привлича или отблъсква	привлича
Константа на пропорционалност	k	G

Таблица 1. Сравняване на електрична и гравитационна сила.

[Колко важна е електричната сила? ]

Чести грешки и погрешни разбирания

Хората забравят, че електричната сила е обратно пропорционална на r, squared, а не на r. Докато разстоянието между зарядите се увеличава, електричната сила намалява с коефициент от start fraction, 1, divided by, r, squared, end fraction. Например, ако удвоим разстоянието между два електрона, силата на отблъскване между тях ще намалее (понеже има обратна зависимост) и ще намалее с коефициент 4, а не 2 (защото зависи от квадрата на разстоянието).
Хората се объркват при определянето на знака на F, start subscript, E, end subscript. Забележи, че формулата за F, start subscript, E, end subscript използва абсолютните стойности за силата и заряда. Вместо да изчисляваме посоката на силата на F, start subscript, E, end subscript като въвеждаме знаците на зарядите във формулата за нея, определяме посоката като преценим какви заряди имаме. Както видяхме във фигури 1 и 2, противоположните заряди се привличат със сила F, start subscript, E, end subscript, а подобните заряди се отблъскват със сила F, start subscript, E, end subscript.

Научи повече

За по-задълбочени обяснения за електричната сила, виж видеото ни за закона на Кулон .

За да провериш знанията си и да овладееш тези понятия, виж упражненията ни:

Сортирай по:

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.