Prawo Coulomba Autor: Dawid Soprych.

Prezentacja na temat: "Prawo Coulomba Autor: Dawid Soprych."— Zapis prezentacji:

1 Prawo Coulomba Autor: Dawid Soprych

2 Oddziaływanie elektrostatyczne
Oddziaływanie elektrostatyczne odkryte zostało w starożytności. Stwierdzono wtedy, że bursztyn2.1, potarty wełną, przyciąga skrawki wełnianych nitek. Dalsze badania pozwoliły stwierdzić, że istnieją dwa rodzaje ładunków elektrycznych, tradycyjnie nazywane dodatnimi i ujemnymi. Ciała naładowane takimi samymi ładunkami odpychają się, ciała naładowane ładunkami przeciwnymi przyciągają się. Dzisiaj wiemy, że ładunek jest podstawową właściwością niektórych cząstek elementarnych. Materia tworząca otaczający nas świat składają się z dodatnich protonów, ujemnych elektronów i neutralnych neutronów. Wartości ładunku elektronu i protonu są jednakowe. Ciało naładowane dodatnio ma więcej protonów niż elektronów. Ciało naładowane ujemnie ma więcej elektronów niż protonów (patrz też dalej).

3 Sformułowanie prawa Coulomba
Badając oddziaływanie ciał naelektryzowanych, Coulomb stwierdził (w 1785 roku), że dla dwóch ładunków elektrycznych o zaniedbywalnych rozmiarach geometryczny: wartość siły jest proporcjonalna do iloczynu ładunków, czyli: —> wartość siły jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości pomiędzy ładunkami , siła ma kierunek prostej, łączącej ładunki.

4 Wyrażenie na wartość siły - bez uwzględnienia kierunku - w obecnie używanym układzie SI zapisujemy wzorem:↓

5 Wektorowe wyrażenie na siłę - z uwzględnieniem kierunku i zwrotu - ma postać:→
gdzie wektor jednostkowy (wersor) określa kierunek siły (rys. 2.1). Stałą nazywamy przenikalnością dielektryczną próżni. Jest ona równa w przybliżeniu:→

6 Rysunek 2.1: Ilustracja prawa Coulomba.

7 Jednostka ładunku Obecnie używaną jednostką ładunku elektrycznego jest jeden kulomb Definiujemy go jako iloczyn jednego ampera przez jedna sekundę : Niestety nie możemy teraz podać precyzyjnej definicji ampera, bo do tego potrzebne jest nam wyrażenie na siłę, którą oddziałują na siebie przewody, w których płyną prądy elektryczne. Wrócimy do tej sprawy w paragrafie #.

8 Kulomb jest bardzo dużą jednostką
Uzmysłówmy sobie, jaka siła działałaby pomiędzy dwoma ładunkami o wartości umieszczonymi w odległości 1 metra. Ze wzorów (2.1) i (2.4) obliczamy natychmiast, że byłaby to siła o wartości około Taką siłą Ziemia przyciąga w przybliżeniu masę . Masę taką ma sześcian wodny o boku Jest to siła - w ludzkiej skali - bardzo duża. Uzmysławia nam to, że w typowych doświadczeniach z elektrostatyki mamy do czynienia z ładunkami o rzędy mniejszymi od jednego kulomba.

9 Ładunki w typowych doświadczeniach z elektrostatyki
Można zadać pytanie: z jakimi ładunkami mamy do czynienia w typowych doświadczeniach z elektrostatyki? Oszacujmy to na prostym przykładzie: Dwie piłeczki pingpongowe o masach zawieszono na niciach o długości w jednym punkcie. Po naelektryzowaniu piłeczek jednakowymi ładunkami oddaliły się od siebie tak, że odległość pomiędzy ich środkami stała się równa (rys. 2.2). Jaka jest wartość ładunku ?

10 Rysunek 2.2: Odpychające się naelektryzowane kuleczki.
Spójrzmy na rysunek. Stosując twierdzenie Pitagorasa do dużego trójkąta i korzystając z podobieństwa trójkątów możemy napisać, że stosunek wartości siły elektrostatycznej

11 do wartości siły przyciągania ziemskiego jest równy: ↓

12 Stąd:

13 Podstawiając wartości liczbowe otrzymujemy ( ):

14 Widać, ze w typowych doświadczeniach z elektrostatyki mamy do czynienia z ładunkami o rzędy mniejszymi od jednego kulomba. Podobnie jest i w typowych zjawiskach elektrostatycznych z życia codziennego, jak elektryzowanie się włosów przy czesaniu plastikowym grzebieniem.

15 KONIEC