Υποδειγματική άσκηση -λύση στον νόμο τοου Coulomb

 Πρώτα η θεωρία  :

Ο νόμος του Coulomb και σημεία προσοχής πάνω σε αυτόν

Σας προτείνουμε να δείτε και αυτό : Σχέση απόστασης και δυνάμεων

Ο νόμος του Coulomb και σημεία προσοχής πάνω σε αυτόν

Ο νόμος του Κουλόμπ είναι ένας θεμελιώδης νόμος της φυσικής που περιγράφει την ηλεκτρική δύναμη που ασκούν μεταξύ τους δύο ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα. Είναι σαν την δύναμη που ασκεί η βαρύτητα , αλλά αντί για μάζες, εδώ έχουμε ηλεκτρικά φορτία.

Ιδιότητες της ηλεκτρικής δύναμης σύμφωνα με τον νόμο του Κουλόμπ:

• Μέτρο της δύναμης: Είναι ανάλογο του γινομένου των μεγεθών των δύο φορτίων. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερα είναι τα φορτία, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη μεταξύ τους.
• Απόσταση: Η δύναμη είναι   αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης μεταξύ των φορτίων. Αυτό σημαίνει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση, τόσο μικρότερη είναι η δύναμη,(πχ αν η απόσταση υποδιπλασιαστεί δηλαδή γίνει η μισή τότε η δύναμη γίνεται τετραπλάσια
• Κατεύθυνση: Η δύναμη είναι ελκυστική αν τα φορτία έχουν αντίθετα πρόσημα (ένα θετικό και ένα αρνητικό) και απωστική αν έχουν το ίδιο πρόσημο (και τα δύο θετικά ή και τα δύο αρνητικά).
• Δράση και αντίδραση: Η δύναμη που ασκεί το ένα σώμα στο άλλο είναι ίση σε μέτρο και αντίθετη σε φορά με τη δύναμη που ασκεί το δεύτερο σώμα στο πρώτο.

που:

• F: Η ηλεκτρική δύναμη (σε Newton)
• k: Η σταθερά του Κουλόμπ (μία σταθερά αναλογίας)
• q1 και q2: Τα μεγέθη των δύο ηλεκτρικών φορτίων (σε Coulomb)
• r: Η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων (σε μέτρα)

Οι ηλεκτρικές δυνάμεις Κουλόμπ είναι ζεύγος δράσης – αντίδρασης και έχουν τη διεύθυνση της ευθείας που ενώνει τα δύο φορτία. Είναι ελκτικές όταν τα φορτία είναι ετερόσημα και απωστικές όταν τα φορτία είναι ομόσημα.

Όταν η απόσταση ανάμεσα στα δύο σημειακά φορτία διπλασιαστεί, το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των φορτίων  υποτετραπλασιά ζεται ενώ  − όταν η απόσταση μεταξύ των δύο σημειακών φορτίων τριπλασιαστεί, το μέτρο της ηλεκτρικής δύναμης γί- νεται εννέα φορές μικρότερη.

Συμπεράσματα:

• Ο νόμος του Κουλόμπ είναι θεμελιώδης για την κατανόηση των ηλεκτρικών φαινομένων.
• Μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την ηλεκτρική δύναμη μεταξύ δύο φορτισμένων σωμάτων.
• Η ηλεκτρική δύναμη εξαρτάται από το μέγεθος των φορτίων και την απόσταση μεταξύ τους.
• Η κατεύθυνση της δύναμης εξαρτάται από το πρόσημο των φορτίων.

ΠΡΟΣΟΧΉ : Ο νόμος του Κουλόμπ ισχύει  μόνο για σημειακά φορτία ή για σφαιρικά συμμετρικά φορτισμένα σώματα. 

Σημειακά λέγονται εκείνα τα φορτία που η τιμή τους είναι πολύ πολύ  μικρή σε σχέση με την απόσπασή τους , όπως  και ένα σημείο φαίνεται απειροελάχιστο σε σύγκριση με άλλο σχήμα.

Για πιο πολύπλοκα σχήματα, ο υπολογισμός της ηλεκτρικής δύναμης μπορεί να είναι πιο περίπλοκος και να απαιτεί τη χρήση του ολοκληρωτικού λογισμού.

Δείτε την προσομοίωση  εδώ

Κάνετε τα πειράματά σας και εσείς  εδώ

Δείτε  και εδώ :Υποδειγματική άσκηση στο Νόμο Coulomb