Физика, 9 кл. (Буховерцев Б.Б.)

Физика, 9 кл. (Буховерцев Б.Б.)

Буховцев Б.Б., Климонтович Ю.Л., Мякишев Г.Я. Физика. 9 класс. Учебник. — 6-е изд. — М.: Просвещение, 1982. — 272 с. В учебнике на современном уровне изложены фундаментальные вопросы школьной программы, представлены основные технические применения законов физики, рассмотрены методы решения задач. Книга адресована учащимся средних школ, слушателям и преподавателям подготовительных отделений вузов, а также читателям, занимающимся самообразованием и готовящимся к поступлению в вуз. Оглавление ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА Глава I. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ. РАЗМЕРЫ МОЛЕКУЛ 2. МАССА МОЛЕКУЛ. ПОСТОЯННАЯ АВОГАДРО 3. БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ. 4. СИЛЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ 5. СТРОЕНИЕ ГАЗООБРАЗНЫХ, ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ 6. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ В МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ 7. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ I Глава II. ТЕМПЕРАТУРА. ЭНЕРГИЯ ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ 8. ТЕПЛОВОЕ РАВНОВЕСИЕ. ТЕМПЕРАТУРА 9. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ 10. АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА. ТЕМПЕРАТУРА — МЕРА СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ 11. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ МОЛЕКУЛ ГАЗА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ II Глава III. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ 12. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА 13. ПРИМЕНЕНИЕ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА К РАЗЛИЧНЫМ ПРОЦЕССАМ 14. ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОВ В ТЕХНИКЕ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ III Глава IV. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 16. РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ 17. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ 18. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 19. ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К РАЗЛИЧНЫМ ПРОЦЕССАМ 20. НЕОБРАТИМОСТЬ ПРОЦЕССОВ В ПРИРОДЕ 21. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 22. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД) ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ. ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ОХРАНА ПРИРОДЫ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ IV Глава V. ВЗАИМНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ 23. НАСЫЩЕННЫЙ ПАР 24. ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОГО ПАРА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ. КИПЕНИЕ. КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА 25. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ V Глава VI. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ 27. СИЛА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ 28. КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ VI Глава VII. ТВЕРДЫЕ ТЕЛА 29. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТЕЛА 30. АМОРФНЫЕ ТЕЛА 31. ДЕФОРМАЦИЯ. ВИДЫ ДЕФОРМАЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 32. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ДИАГРАММА РАСТЯЖЕНИЯ 33. ПЛАСТИЧНОСТЬ И ХРУПКОСТЬ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ VII ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ 34. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА? Глава VIII. ЭЛЕКТРОСТАТИКА 35. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ 36. ЗАРЯЖЕННЫЕ ТЕЛА. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ТЕЛ 37. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА 38. ОСНОВНОЙ ЗАКОН ЭЛЕКТРОСТАТИКИ — ЗАКОН КУЛОНА 39. ЕДИНИЦА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 40. БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ И ДЕЙСТВИЕ НА РАССТОЯНИИ 41. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ 42. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ПОЛЕЙ 43. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ 44. ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ 45. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ РАВНОМЕРНО ЗАРЯЖЕННОГО ПРОВОДЯЩЕГО ШАРА И БЕСКОНЕЧНОЙ ПЛОСКОСТИ 46. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ. ДВА ВИДА ДИЭЛЕКТРИКОВ 47. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ 48. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ТЕЛА В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ 49. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ 50. ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ТОЧЕЧНОГО ЗАРЯДА 51. СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ. ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ 52. ИЗМЕРЕНИЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 53. ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ. ЕДИНИЦЫ ЭЛЕКТРОЕМКОСТИ 54. КОНДЕНСАТОРЫ. ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА 55. ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА. ПРИМЕНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ X Глава IX. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 56. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. СИЛА ТОКА 57. УСЛОВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА 58. ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ. СОПРОТИВЛЕНИЕ 59. ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ 60. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ 61. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ 62. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ 63. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 64. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА 65. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ IX Глава X. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ 66. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ 67. ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ МЕТАЛЛОВ 68. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ 69. ЗАКОН ЭЛЕКТРОЛИЗА 70. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ 71. НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ И САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯДЫ 72. РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА И ИХ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 73. ПЛАЗМА 74. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ВАКУУМЕ 75. ДВУХЭЛЕКТРОДНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА-ДИОД 76. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ. ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ТРУБКА 77. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДНИКАХ 78. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПРИ НАЛИЧИИ ПРИМЕСЕЙ 79. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ЧЕРЕЗ КОНТАКТ ПОЛУПРОВОДНИКОВ p- И n- ТИПОВ 80. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД 81. ТРАНЗИСТОР 82. ТЕРМИСТОРЫ И ФОТОРЕЗИСТОРЫ ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ X Глава XI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 83. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ 84. ВЕКТОР МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 85. ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 86. ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ 87. МОДУЛЬ ВЕКТОРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ. МАГНИТНЫЙ ПОТОК 88. ЗАКОН АМПЕРА 89. ДЕЙСТВИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ДВИЖУЩИЙСЯ ЗАРЯД. СИЛА ЛОРЕНЦА 90. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ XI Глава XII. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 91. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 92. НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТОКА. ПРАВИЛО ЛЕНЦА 93. ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 94. ВИХРЕВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ 95. ЭДС ИНДУКЦИИ В ДВИЖУЩИХСЯ ПРОВОДНИКАХ 96. САМОИНДУКЦИЯ. ИНДУКТИВНОСТЬ 97. ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОКА 98. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И ИХ ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ XII ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ

Закон Кулона. Единица электрического заряда

Урок 59. Физика 10 класс

Наиболее простой ветвью электродинамики является электростатика, поэтому, именно с электростатики мы и начнем. На этом уроке мы познакомимся с основным законом электростатики, который также называется законом Кулона.

Конспект урока «Закон Кулона. Единица электрического заряда»

Электростатика — это ветвь электродинамики, которая изучает взаимодействие покоящихся зарядов.

Проводя свои опыты, Шарль Кулон пришел к выводу, что

сила взаимодействия между двумя покоящимися зарядами прямо пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Обратите внимание, насколько похожа эта формулировка на формулировку закона всемирного тяготения. Да и сам эксперимент, проведенный Шарлем Кулоном, очень напоминает эксперимент Генри Кавендиша. Кулон тоже использовал крутильные весы, находящиеся в цилиндре, в котором был откачан весь воздух. Стеклянная палочка, на которой укреплены два одинаковых металлических шарика, подвешена на тонкой упругой проволочке.

Один из металлических шариков является заряженным, а другой служит противовесом.

К заряженному шарику подводится третий шарик, с одноименным зарядом той же величины. В результате шарики начинают отталкиваться, что приводит к закручиванию проволочки. По этому закручиванию можно определить силу взаимодействия, а расстояние между шариками можно узнать с помощью несложных измерений. Основная сложность заключалась в изменении величины заряда, поскольку в то время даже не было единиц измерения электрического заряда. Однако Кулон предположил (и это предположение верно), что одинаковые шарики одинаково заряжаются при соприкосновении. Иными словами, если прикоснуться незаряженным шариком к заряженному шарику тех же размеров и массы, то заряд разделится пополам. Таким образом, Шарль Кулон нашел способ уменьшать заряд в 2, 4, 8 и более раз. Итак, закон Кулона гласит следующее: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

Данную силу взаимодействия часто называют силой Кулона или кулоновской силой. Напомним, что точечными зарядами обладают тела, размерами которых можно пренебречь по сравнению с расстоянием между ними.

Закон Кулона также применим, если оба тела имеют правильную форму, то есть форму шара. В этом случае, за расстояние между телами принимается расстояние между центрами этих тел. В формуле, описывающей закон Кулона, k — это коэффициент пропорциональности, о котором мы поговорим чуть позже. Для вычисления силы Кулона мы используем модули зарядов, а, следовательно, можем определить только модуль силы. Как вы понимаете, если мы подвесим заряженные шарики на нитях, то они будут либо притягиваться, либо отталкиваться. Таким образом, силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами направлены вдоль прямой, проходящей через эти заряды. Исходя из третьего закона Ньютона, шарики действуют друг на друга с силами равными по модулю и противоположными по направлению.

Как вы знаете из курса физики восьмого класса, величина электрического заряда измеряется в кулонах, именно в честь Шарля Кулона, который открыл только что изученный нами закон. 1 Кл — это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 А.

Теперь мы можем вернуться к коэффициенту пропорциональности в законе кулона и определиться с его единицами измерения:

Надо сказать, что 1 Кл — это очень большой заряд. Даже находясь на расстоянии 200 м друг от друга, два точечных разноименных заряда будут притягиваться примерно с той же силой, с которой Земля притягивает укомплектованный истребитель.

Напомним теперь, что заряд электрона является наименьшим зарядом в природе:

Необходимо отметить, что заряд любого тела всегда кратен минимальному заряду, поскольку к телу может присоединиться только целое число электронов:

Однако, если речь идет о заряде многократно превышающим минимальный заряд, то проверять кратность не имеет смысла. Тем не менее, в ядерной физике данное правило очень важно.

Хотелось бы еще раз отметить, насколько закон Кулона похож на закон всемирного тяготения. В обоих случаях силы взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния. Также, кулоновская сила прямо пропорциональна произведению модулей зарядов, а сила тяготения прямо пропорциональна массам. Это тоже является очевидным сходством (если считать заряды за количество электричества, а массу за количество вещества). Даже области применения и того, и другого закона совпадают. Оба закона применимы к материальным точкам или к телам сферической формы.

Примеры решения задач.

Задача 1. Два равных по модулю разноимённых точечных заряда взаимодействуют с силой, равной 10 Н. Определите величину этих зарядов, если они находятся на расстоянии 5 м друг от друга.

Задача 2. Два одинаковых шарика висят на нитях так, как показано на рисунке. После того, как шарикам сообщили заряды, равные 0,3 мкКл, они разошлись на расстояние, равное 36 см. Если натяжение на каждой нити равно 45 мН, то чему равен угол альфа, указанный на рисунке?

Предыдущий урок 58 Что такое электродинамика

Следующий урок 60 Близкодействие и дальнодействие. Электрическое поле

Получите полный комплект видеоуроков, тестов и презентаций Физика 10 класс

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт

Закон Кулона — векторная форма, ограничения, примеры, ключевые моменты

Что такое закон Кулона?

Согласно закону Кулона, сила притяжения или отталкивания между двумя заряженными телами прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Он действует вдоль линии, соединяющей два заряда, считающихся точечными.

Содержание

• Формула закона Кулона
• Закон Кулона в векторной форме
• Что такое один кулон заряда
• Ключевые моменты
• Ограничения
• Относительная диэлектрическая проницаемость
• Приложения
• Проблемы

Формула закона Кулона

Вкратце: F ∝ q ₁ q ₂ /d ²

где,

• ε — абсолютная диэлектрическая проницаемость ,
• К или ε _r — относительная диэлектрическая проницаемость или удельная индуктивная емкость
• ε ₀ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства .
• К или ε _r также называют диэлектрической проницаемостью среды, в которой находятся два заряда.

История закона Кулона

Французский физик Шарль Огюстен де Кулон в 1785 году сформулировал осязаемую взаимосвязь в математической форме между двумя электрически заряженными телами. Он опубликовал уравнение для силы, заставляющей тела притягивать или отталкивать друг друга, которое известно как закон Кулона или 9.{2}}{{\шляпа{r}}_{12}}; \;\;{{\vec{F}}_{12}}=-{{\vec{F}}_{21}}\end{массив} \)

Здесь F ₁₂ — сила, действующая со стороны q ₁ на q ₂ , а F ₂₁ — сила, действующая со стороны q ₂ на q ₁ .

Закон Кулона справедлив только для стационарных зарядов, имеющих точечный размер. Этот закон подчиняется третьему закону Ньютона

.

\(\begin{array}{l}\left( ie\,\,\,{{{\vec{F}}}_{12}}=-{{{\vec{F}}}_{ 21}} \справа)\конец{массив} \)

Сила, действующая на заряженную частицу из-за ряда точечных зарядов, является равнодействующей сил, действующих из-за отдельных точечных зарядов, т. е.

\(\begin{array}{l}\vec{F}={{\vec{F}}_{1}}+{{\vec{F}}_{2}}+{{\vec{ F}}_{3}}+……\end{массив} \)

Что такое 1 кулон заряда?

Кулон — это заряд, который отталкивает равный заряд того же знака с силой 9×10 ⁹ Н, когда заряды находятся на расстоянии одного метра друг от друга в вакууме. Кулоновская сила – это консервативная взаимная и внутренняя сила.

Значение ε _o  равно 8,86 × 10 ^-12  C ² /Нм ²  (или) 8,86 × 10 ^-12  FM ^–1

Примечание: Сила Кулона верна только для статических зарядов.

Закон Кулона – Условия устойчивости

Если q немного сместиться в сторону A, F _A увеличится по величине, а F _B уменьшится по величине. Теперь результирующая сила на q направлена ​​​​к A, поэтому она не вернется в исходное положение. Таким образом, при осевом смещении равновесие неустойчиво.

Если q сместить перпендикулярно AB, сила F 9{2}}} = константа\конец{массив} \)

К

3. Если сила между двумя зарядами, разнесенными на расстояние ‘r ₀ ’ в вакууме, такая же, как сила между такими же зарядами, разнесенными на расстояние ‘r’ в среде, то из закона Кулона; Кр ² = г ₀ ²

4. Два одинаковых проводника с зарядами q ₁ и q ₂ соединили, а затем разъединили, после чего заряд каждого из них будет равен (q ₁ + q ₂ )/2. Если заряды равны q ₁ и –q ₂ , каждый из них будет иметь заряд, равный (q ₁ – q ₂ )/2.

5. Два сферических проводника с зарядами q ₁ и q ₂ и радиусами r ₁ и r ₂ приводят в контакт, а затем разделяют заряды проводников после контакта;

Q ₁ = [R ₁ /(R ₁ + R ₂ )] (Q ₁ + Q ₂ ) и Q ₂ = [R ₂ /(R ₁ + r ₂ )] (q ₁ + q ₂ )

6.  Если сила притяжения или отталкивания между двумя одинаковыми проводниками, имеющими заряды q ₁ и q ₂ , когда они разделены расстоянием d, равна F. расстояние, новая сила между ними: 9{2}}}{4{{q}_{1}}{{q}_{2}}}\end{массив} \)

7. Если заряды являются Q ₁ и -Q _2, , затем F = F (Q ₁ + Q ₂ ) ² / 4Q ₁ Q ₂ / 4Q ₁ Q ₂ /

8. Между двумя электронами, разнесенными на определенное расстояние: электрическая сила/гравитационная сила = 10 ⁴²

9. Между двумя протонами, разнесенными на определенное расстояние: электрическая сила/гравитационная сила = 10 ³⁶

10. Между протоном и электроном, разделенными определенным расстоянием: Электрическая сила/гравитационная сила = 10 ³⁹

11. Связь между скоростью света, проницаемостью свободного пространства и диэлектрической проницаемостью свободного пространства определяется выражением c = 1 / √ (μ _o ε _o )

12. Если применить закон Кулона к двум одинаковым шарам массы m, подвешенным на шелковой нити длины l к одному и тому же крючку и имеющим одинаковые заряды q, то; 9{2}}}\конец{массив} \)

• Заряд Q делится на q и (Q – q). Тогда электростатическая сила между ними максимальна при

\(\begin{array}{l}\frac{q}{Q}=\frac{1}{2}\;\ (или) \;\;\;\frac{q}{\left( Q-q \right)}=1\end{массив} \)

Ограничения закона Кулона

• Закон применим только к точечным зарядам в состоянии покоя.
• Закон Кулона можно применять только в тех случаях, когда соблюдается закон обратных квадратов.
• Трудно реализовать закон Кулона, когда заряды имеют произвольную форму, потому что в таких случаях мы не можем определить расстояние между зарядами.
• Закон нельзя использовать напрямую для расчета заряда на больших планетах.

Относительная диэлектрическая проницаемость материала

\(\begin{array}{l}{{\varepsilon}_{r}}=K=\frac{сила\;между\;два\;заряд\;в\;воздух}{сила\;между\ ;одинаковый\;заряд\;в\;среде\;на\;\;одинаковом\;расстоянии}\end{массив} \)

.

\(\begin{array}{l}{{\varepsilon}_{r}}=\frac{F_a}{F_m}\end{массив} \)

• Для воздуха K = 1
• Для металлов K = бесконечность

9{2}}}\end{array} \)

, так как для воздуха или вакуума

\(\begin{array}{l}{{\varepsilon}_{r}}= K = 1\end{array} \ )

Значение 1/4πε ₀  равно 9 × 10 ⁹ Нм ² /C ² .

⇒ Похожие темы:

• Электростатика
• Электрический заряд
• Закон Гаусса

Применение закона Кулона

• Для расчета расстояния и силы между двумя зарядами.
• Электрическое поле можно рассчитать по закону Кулона

\(\begin{array}{l}E = \frac{F}{Q_{T}}\left ( \frac{N}{C} \right )\end{array} \)

Где E = напряженность электрического поля

F = Электростатическая сила

Q _T = Испытательный заряд в кулонах

• Для расчета силы на одну точку из-за наличия нескольких точек (Теорема суперпозиции).

Задачи по закону Кулона

Задача 1: Заряды величиной 100 микрокулонов каждый расположены в вакууме в углах А, В и С равностороннего треугольника со стороной 4 метра. Если заряды в точках А и С положительны, а заряд В отрицателен, какова величина и направление общей силы, действующей на заряд в точке С?

Соль.

Ситуация показана на рис. Рассмотрим силы, действующие на С из-за А и В.

Теперь, по закону Кулона, сила отталкивания C от A, т. е. FCA в направлении AC, равна 9{2}}}\end{массив} \)

= 5,625 Ньютон

Эта сила параллельна AB.

Задача 2: Точечные отрицательные заряды единичной величины и положительный точечный заряд q расположены вдоль прямой. В каком положении и при каком значении q система будет находиться в равновесии? Проверьте, является ли это устойчивым, неустойчивым или нейтральным равновесием.

Соль.

Два отрицательных заряда А и В единичной величины показаны на рис. Пусть положительный заряд q находится на расстоянии r 9{2}}}\конец{массив} \)

или q = 1/4 от величины любого заряда.

Можно также показать, что для равновесия В величина q должна составлять 1/4 величины любого заряда.

 

Задача 3. Положительный заряд 6×10 ^-6 Кл находится на расстоянии 0,040 м от второго положительного заряда 4×10 ^-6 Кл. Рассчитайте силу между зарядами.

Дано

q _{1 =} 6×10 9{-3}}\конец{массив} \)

 

F _e = 134,85 Н

 

Задача 4. Двухточечные заряды, q ₁  = +9 мкКл и q ₂  = 4 мкКл, разделены расстоянием r = 12 см. Какова величина электрической силы?

дано

k = 8,988 x 10 ⁹ Н·м ² C ⁻²

q ₁ = 9 × 10 ^-6 C

9{-11} \right )}{0. 0144}\end{массив} \)

 

\(\begin{array}{l}F_{e} = \frac{0,32364}{0,0144}\end{массив} \)

 

F _e = 22,475 Н

Закон Кулона и принцип суперпозиции – Электростатика – JEE Main 2023

Закон Кулона – концепции и вопросы

Часто задаваемые вопросы о законе Кулона

Состояние Закон обратных квадратов Кулона является электростатическим.

Электростатическая сила притяжения или отталкивания между двумя неподвижными точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно квадрат расстояния между ними.

Каковы ограничения закона Кулона?

Закон Кулона справедлив для стационарных точечных зарядов.
Закон Кулона не является универсальным, поскольку он зависит от свойств промежуточной среды.

Является ли электростатическая сила между двумя точечными зарядами центральной силой.

Да. Электростатическая сила между двумя точечными зарядами всегда действует вдоль линии, соединяющей два заряда. Следовательно, это центральная сила.

Что такое один кулон заряда?

Заряд в один кулон – это заряд, который, будучи помещенным в состояние покоя в вакууме на расстоянии одного метра от такого же неподвижного заряда, отталкивает его и отталкивается им с силой 9х 10 ⁹ ньютонов.

Формула, вывод, концепция и примеры

Электростатика — старая форма науки. С давних времен люди были очарованы электростатикой, разрядами и молниями, шерстяными или шелковыми тканями, которые после трения притягивают легкие предметы. Возможно, вы играли бы в игру с пластиковой линейкой с маленькими светлыми кусочками бумаги. Часто это именно та тема, которую мы становимся обсуждать. Статическое означает все, что не движется и не изменяется со временем. Электростатика занимается изучением сил, полей и потенциалов, возникающих из-за статических зарядов. В этой статье по физике вы узнаете закон электростатики Кулона.

Прочтите о звуковых волнах здесь.

Содержание

• Что такое электрический заряд?
• Метод зарядки
• Закон электростатики Кулона
• Изменение относительной диэлектрической проницаемости
• Закон Кулона в векторной форме
• Принцип суперпозиции заряда (Результирующая сила при воздействии нескольких сил)
• Сравнение электрических и гравитационных сил Ограничения закона Кулона
• Часто задаваемые вопросы о законе электростатики Кулона

Что такое электрический заряд?

Это свойство, связанное с материей, из-за которой она производит и испытывает электрические и магнитные эффекты. В природе существует два вида зарядов:

1. Положительный заряд (+)
2. Отрицательный заряд (-)

В природе платы, имеющие одинаковые электрические заряды, отталкиваются друг от друга или одноименные заряды отталкиваются друг от друга.

Заряды, имеющие противоположные электрические знаки, притягиваются друг к другу или притягиваются разноименные заряды. Единицей заряда в системе СИ является кулон (Кл). 9{-19}\) C

Если вы хотите узнать об электрическом потенциале, найдите его здесь.

Свойства электрических зарядов

1. Заряд также может быть скалярной величиной: Заряды можно складывать или вычитать алгебраически
2. Заряды можно передавать: незаряженное тело становится заряженным из-за переноса электронов.
3. Заряд обычно связан с массой: Заряд не может существовать без массы, хотя масса может существовать без заряда.
4. Заряд может создавать электрические и магнитные поля: Если заряд находится в состоянии покоя или без ускорения, он создает электрическое поле в пространстве вокруг себя.
5. Заряды остаются на поверхности проводника: Заряды располагаются на внешней поверхности проводника, потому что одинаковые заряды отталкиваются друг от друга и проверяют, насколько это возможно.
6. Квантование заряда: Всякий раз, когда физическая величина может иметь только дискретные значения, а не какое-либо значение, эта величина считается квантованной. Так как самый малый заряд, который существует в природе, это заряд на электронах (1,6×10-19 Кл), то и принимают за элементарный заряд. Кванты заряда на теле становятся целым числом электронов, т. е. Q = ± ve при n = 0, 1, 2, …..
7. Заряд никогда не может быть 0,5e, 0,75e и т. д.

Проверить Электромагнитная индукция для получения подробной информации здесь.

Метод зарядки

• • При трении: При трении двух тел электроны переходят от одного тела к другому, в результате чего одно становится положительно заряженным, а другое отрицательно заряженным.

• • По электростатической индукции: Если заряженное тело приблизить к незаряженному телу, заряженное тело притянет противоположный заряд и оттолкнет такой же заряд, а если одну сторону оставить в нейтральном положении, оно заряжается целиком. 2}}\) 92\)
    1. Если заряды равны, то сила отталкивания.
    2. Если заряды разные, то сила притяжения.

    Если вы хотите узнать больше об электрическом поле, найдите его здесь.

    Вывод закона электростатики Кулона

    Согласно закону Кулона мы знаем, что

    Электростатическая сила прямо пропорциональна произведению зарядов.

    \(F{\propto}q_1q_2\)

    Электростатическая сила обратно пропорциональна перпендикулярному расстоянию между двумя зарядами. 92}\)

    Если мы удалим знак пропорциональности, мы введем константу пропорциональности «k», также известную как константа Кулона. Значение этой константы зависит от диэлектрической проницаемости среды.

    Значение k определяется как 

    \(k=\frac{1}{4\pi\epsilon_o}\), где \({\epsilon_o}\) = диэлектрическая проницаемость вакуума.

    Для любой другой среды между двумя зарядами мы можем найти значение постоянной Колумба:

    \(k=\frac{1}{4\pi\epsilon_r\epsilon_o}=k=\frac{1 }{4\пи\эпсилон}\)

    Где

    \(\epsilon_r \) — диэлектрическая проницаемость среды, а

    \(\epsilon\) — диэлектрическая проницаемость среды по отношению к вакууму.

    Изменение относительной диэлектрической проницаемости

    Влияние среды: Когда диэлектрическая среда заполнена между зарядами, сила между двумя одинаковыми зарядами уменьшается на компонент K, который дополнительно называется относительной диэлектрической проницаемостью среды.

    Следовательно, в присутствии среды 92}}\hat{r_{12}}\)

    Узнайте все о теореме Гаусса здесь.

    Принцип суперпозиции зарядов (чистая результирующая сила при действии нескольких сил)

    В соответствии с этим принципом суперпозиции вся сила, действующая на данный заряд из-за количества зарядов, является равнодействующей отдельных действующих сил по этому обвинению из-за всех обвинений.

    Рассмотрим количество зарядов \(Q_1, Q_2, Q_3 …\), приложенных к заряду Q Суммарная сила на Q становится равной 92+2F_1F_2cos\theta}\)           

    А направление силы задается как

    \(tan\alpha={F_2sin\theta\over{F_1+F_2cos\theta}}\)

    Проверьте приложение термодинамики статья здесь.

    Сравнение электрических и гравитационных сил

    И электрическая сила, и гравитационная сила являются двумя бесконтактными силами. Уравнение закона Кулона для электрической силы и уравнение Ньютона для всемирного тяготения очень похожи друг на друга. 92}}\)

    Оба уравнения показывают обратную квадратичную зависимость между силой и разделяющим расстоянием. Они аналогичны друг другу. Тем не менее, есть много различий между обоими законами. Постоянная закона Кулона (k) значительно больше, чем постоянная всемирного тяготения Ньютона (G). Короче говоря, единица заряда притягивает единицу заряда с большей силой, чем единица массы притягивает единицу массы. Силы гравитации действуют только притягивающе. Сила Коломба может быть как притягивающей, так и отталкивающей

    Ограничения закона Кулона

    Ограничения закона Кулона электростатики следующие:

    • Закон Кулона можно использовать только в ситуациях, когда соблюдается закон обратных квадратов.
    • Когда заряды имеют произвольную форму, трудно применить электростатический закон Кулона, потому что мы не можем рассчитать расстояние между зарядами.
    • Электростатика Закон Кулона для стационарных зарядов невероятно точен. Вопреки тому, что предлагает закон Кулона, мы знаем, что если один заряд движется, реакция на другой заряд не может произойти мгновенно, поскольку информация не может быть передана быстрее, чем со скоростью света.

    Надеюсь, вы узнали основы электростатики из этой статьи. Если вы хотите узнать больше, загрузите приложение Testbook прямо сейчас.

    Часто задаваемые вопросы о законе электростатики Кулона

    В.1 Что такое электростатика?

    Ans.1 Электростатика занимается изучением сил, полей и потенциалов, возникающих из статических зарядов.

    Q.2 Каковы типы электрического заряда?

    Ответ 2 В природе существует два вида зарядов: положительный заряд (+) и отрицательный заряд (-)

    Q.