قانون كولوم، نسبة إلى العالم الفيزيائي [[]]، هومعادلة تصف القوة الكهروستاتيكية بين شحنات كهربائية. وقد طوره في عقد 1780 الفيزيائي الفرنسي شارل-أوگستان ده كولوم وكان أساسياً في تطوير نظرية الكهرومغناطيسية. قانون كولوم قد يوضع في صيغة عددية كما يلي:
مقدار القوة الكهروستاتيكية بين شحنتين كهربائيتين نقطتيين يتناسب طردياً مع حاصل ضرب مقداريهما، ويتناسب عكسياً مع مربع المسافة الكلية بينهما.
مخطط يصف الآلية الأساسية لقانون كولوم; مثل الشحنات المتماثلة تتنافر والشحنات المتضادة تتجاذب.
الصيغة العددية
Coulomb's torsion balance
الصيغة العددية لقانون كولوم ستصف فقط مقدار القوة الكهروستاتيكية بين شحنتين كهربائيتين. إذا كانت الاتجاه مطلوباً، فسنحتاج إلى الصيغة المتجهية كذلك. مقدار القوة الكهروستاتيكية (F) على شحنة (q1) بسبب وجود شحنة ثانية (q2)، هو
حيث r هي المسافة بين الشحنتين وke هوثابت التناسب. القوة الموجبة تعني ضمناً تفاعلاً متنافراً، بينما القوة السالبة تعني ضمناً تفاعلاً متجاذباً.
ثابت التناسب ke, يسمى ثابت كولوم ويرتبط بخصائص الفراغ ويمكن حسابه بدقة:
في نظام الوحدات الدولي، سرعة الضوء في الفراغ، المرموز لها c0 معرّفة كالتالي 7008299792458000000♠299792458 م·ث−1, والثابت المغناطيسي (μ0)، تـُعرّف كالتالي 4π × 10−7هـ·م−1, مما يؤدي إلى تعريف الثابت الكهربائي (ε0) كالتالي ε0 = 1/(μ0c20) ≈ 6988885418781699999♠8.854187817×10−12 ف·م−1.
في وحدات cgs، وحدة الشحنة، esu of charge أوستات كولوم statcoulomb، تـُعرّف بحيث حتى تلك ثابت القوة "كولوم"قد يكون قيمته 1.
المجال الكهربائي
بناء على قانون لورنتس للقوة فإن مقدار المجال الكهربائي (E) الذي تخلقه شحنة نقطية واحدة (q) على مسافة معينة (r) هو:
لشحنة موجبة،قد يكون اتجاه المجال الكهربائي مع الخطوط الخارجة إشعاعياً من مسقط الشحنة النقطية، بينماقد يكون الاتجاه عكس ذلك للشحنة السالبة. وحدات SI للمجال الكهربائي هي ڤولت لكل متر أونيوتن لكل كولوم.
الصيغة المتجهية
للحصول على جميع من مقدار واتجاه القوة على شحنة،
حيث
لوكانت الشحنتان لهما نفس العلامة (شحنتان متماثلتان) فإن product q1q2{\displaystyle q_{1 q_{2 is positive and the direction of the force on q1{\displaystyle q_{1 is given by r^21{\displaystyle \mathbf {\hat {r _{21 ; the charges repel each other. If the charges have opposite signs then the product q1q2{\displaystyle q_{1 q_{2 is negative and the direction of the force on q1{\displaystyle q_{1 is given by −r^21{\displaystyle -\mathbf {\hat {r _{21 ; the charges attract each other.
نظام الشحنات المنفصلة
مبدأ linear superposition may be used to calculate the force on a small test charge, q{\displaystyle q , due to a system of N{\displaystyle N discrete charges:
حيث qi{\displaystyle q_{i and ri{\displaystyle \mathbf {r _{i are the magnitude and position respectively of the ith{\displaystyle i^{th charge, R^i{\displaystyle \mathbf {\hat {R _{i is a unit vector in the direction of Ri=r−ri{\displaystyle \mathbf {R _{i =\mathbf {r -\mathbf {r _{i (a vector pointing from charge qi{\displaystyle q_{i to charge q{\displaystyle q ), and Ri{\displaystyle R_{i is the magnitude of Ri{\displaystyle \mathbf {R _{i (the separation between charges qi{\displaystyle q_{i and q{\displaystyle q ).
توزيع الشحنة المتصلة
لتوزيع شحنة، فإن تكامل على المنطقة المحتوية على الشحنة يناظر تجميع لانهائي، يعامل جميع عنصر متناهي الصغر من الفراغ كشحنة نقطية dq{\displaystyle dq .
لتوزيع خطي لشحنة (وهوتقريب جيد لشحنة في سلك) حيث λ(r′){\displaystyle \lambda (\mathbf {r^{\prime ) تعطي الشحنة لوحدة طول عند المسقط r′{\displaystyle \mathbf {r^{\prime ، وdl′{\displaystyle dl^{\prime هي عنصر طول متناهي الصغر،
لتوزيع سطحي لشحنة (وهوتقريب جيد لشحنة من طبق على (مكثف) طبق آخر موازي) حيث σ(r′){\displaystyle \sigma (\mathbf {r^{\prime ) تعطي الشحنة لوحدة المساحة عند المسقط r′{\displaystyle \mathbf {r^{\prime , and dA′{\displaystyle dA^{\prime هي عنصر مساحة متناهي الصغر،
لتوزيع حجمي لشحنة (مثلما هوالحال لشحنة داخل كتلة معدنية) حيث ρ(r′){\displaystyle \rho (\mathbf {r^{\prime ) تعطي الشحنة لوحدة الحجم عند المسقط r′{\displaystyle \mathbf {r^{\prime ، وdV′{\displaystyle dV^{\prime هي عنصر حجم متناهي الصغر،
أدناه يوجد تمثيل بياني لقانون كولوم، عندما q1q2>0{\displaystyle q_{1 q_{2 >0 . The vector F1{\displaystyle \mathbf {F _{1 is the force experienced by q1{\displaystyle q_{1 . The vector F2{\displaystyle \mathbf {F _{2 is the force experienced by q2{\displaystyle q_{2 . Their magnitudes will always be equal. The vector r21{\displaystyle \mathbf {r _{21 is the displacement vector between two charges (q1{\displaystyle q_{1 and q2{\displaystyle q_{2 ).
V12=14πε0q2r{\displaystyle V_{12 ={1 \over 4\pi \varepsilon _{0 {q_{2 \over r
طالع أيضاً
قانون بيو-سڤار
Method of image charges
مجال كهربي
ثابت كهربائي
كولوم, وحدة SI للشحنة الكهربائية مسماة على اسم شارل-أوگستان ده كولوم
قوة كهرومغناطيسية
الهامش
^Coulomb's law, Hyperphysics
^Coulomb's constant, Hyperphysics
^ Current practice is to use c0 ترمز إلى سرعة الضوء في الفراغ حسب ISO 31. In the original Recommendation of 1983, the symbol c was used for this purpose. See , Appendix 2, p. 45
^http://physics.nist.gov/cuu/Units/meter.html]
^http://physics.nist.gov/cuu/Units/ampere.html]
^http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?ep0
^ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير سليم؛
لا نص تم توفيره للمراجع المسماة uTexas
^Charged rods, PhysicsLab.org
المصادر
Griffiths, David J. (1998). Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN .
Tipler, Paul (2004). Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5th ed.). W. H. Freeman. ISBN .
وصلات خارجية
on Project PHYSNET.
Electricity and the Atom— - a chapter from an online textbook
A maze game for teaching Coulomb's Law—a game created by the Molecular Workbench software
تاريخ النشر:
2020-06-04 06:54:47
التصنيفات:
صفحات بأخطاء في المراجع, Portal templates with all redlinked portals, كهروستاتيكية, فيزياء تمهيدية, مفاهيم الفيزياء الأساسية, بذرة فيزياء, قوانين فيزيائية