În regulă. Să vorbim despre forța electrică din punct de vedere cantitativ. Și aceasta se numește legea lui Coulomb, după numele unui fizician care a dezvoltat-o pentru prima dată în 1783.
Drept. Acum, știm că sarcinile asemănătoare se resping și că sarcinile opuse se atrag. Este aproape ca și cum universul ar încerca să ascundă faptul că există sarcină. Dacă există vreodată o sarcină mare undeva, cum ar fi o sarcină pozitivă mare, aceasta va atrage toate sarcinile negative spre ea și va încerca să se ascundă, să se protejeze și, în același timp, toate sarcinile pozitive vor fi îndepărtate. În regulă.
Ei bine, știm că această sarcină pozitivă și această sarcină negativă se vor atrage reciproc, dar cât de mult? Ei bine, legea lui Coulomb spune că forța de atracție sau de respingere este dată de o constantă numită constanta legii lui Coulomb, ori sarcina unu ori sarcina doi împărțită la pătratul distanței dintre ele. Așadar, este vorba de legea pătratului invers. Exact ca și gravitația. De fapt, este exact la fel ca gravitația, cu excepția faptului că această constantă, această constantă a legii lui Coulomb, este uriașă în acest caz. 8,98 ori 10 la 9 Newton metri pătrați per Coulomb pătrat. Motivul este că coulombul este o unitate de sarcină imens de mare. Nu veți vedea niciodată un coulomb întreg de sarcină nicăieri, deoarece acesta va elimina pur și simplu electronii și alte sarcini de pe atomii vecini până când se va proteja.
Acum, o modalitate ușoară de a reține acest număr este să îl scrieți ca aproximativ 9 ori 10 până la 9 și apoi le spun întotdeauna studenților mei să se gândească la el ca la 9 e 9, 99. Destul de ușor. În regulă. Să facem câteva probleme.
Vom începe cu unele în care, știm deja forța. Deci, două sarcini simt o forță de atracție de 36 newtoni. Deci, acum, vreau să știu la ce se va schimba forța dacă fac următoarele modificări. În primul rând, voi tripla distanța dintre ele. În regulă. Deci nu schimb sarcinile, dar triplez distanța. Acum, legea lui Coulomb spune că distanța apare la pătrat și la parter. Deci, asta înseamnă că am obținut o triplare la pătrat. 36 împărțit la 9 este 4. Și, prin urmare, forța devine 4 newtoni. În regulă.
Ce se întâmplă dacă dublez distanța și triplez una dintre sarcini? Ei bine, sarcinile apar la etaj. Deci triplarea este sus. Distanța apare la parter, dar este la pătrat. Deci vom avea două la pătrat și apoi vom avea 36. 36 împărțit la 4 este 9 și de 3 ori 9 este 27. Deci, iată. Vezi, e foarte simplu. Nici măcar nu avem nevoie de un calculator pentru a rezolva majoritatea acestor probleme. În regulă. Ce se întâmplă dacă distanța și ambele sarcini sunt triplate? Ei bine, în acest caz, fiecare dintre sarcini este la etaj. Așa că am obținut triplu triplu. La parter am triplat distanța, deci 3 la pătrat și am obținut 36. Dar aici, toată treaba asta se anulează. Deci asta înseamnă că dacă fac același lucru cu ambele sarcini și cu distanța, forța este complet neschimbată. Deci e vorba doar de 36 newtoni.
În regulă. A doua problemă. Acum, în aceasta trebuie să determinăm forța din legea lui Coulomb. Care este mărimea forței dintre o sarcină de 2 nanocoulombi și o sarcină de -3 nanocoulombi care sunt separate de 3 milimetri? În regulă. Unul dintre lucrurile importante despre sarcina electrică este că coulombul este o unitate foarte mare. Așa că aproape niciodată nu vezi coulombul de unul singur. Aproape întotdeauna este însoțit de prefixe precum micro și nano. Amintiți-vă că micro este 10 la -6, iar nano este 10 la -9. Așadar, haideți să calculăm această forță. Forța k q1, q2, r la pătrat. În regulă și introducem. 9 ori 10 la 9. Acum trebuie să folosesc unitățile SI. Prima noastră încărcătură este de 2 nanocoulombi, deci avem 2 ori 10 la minus 9. A doua încărcătură este de -3 nanocoulombi. Iar distanța este de 3 milimetri. Din nou, trebuie să fac asta în SI. Acum, acest lucru se întâmplă întotdeauna sau aproape întotdeauna când rezolvăm probleme electri- electrostatice și, de asemenea, probleme de gravitație. Avem grămezi de numere și grămezi de zeci, toate înmulțite și împărțite. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este de a face mai întâi toate numerele și apoi toate zecile. Așa că voi scrie 9, 2, 2, -3, 3 la pătrat. Tocmai am scris numerele, iar acum voi scrie zecile 9, -9, oh, asta ar trebui să fie -9. Uită-te la asta. -9, da, și apoi -3 la pătrat. Deci, aceste două, pentru că este în exponent, le voi înmulți. Deci, va fi -6, dar este jos. Deci, de fapt este +6. Și apoi vom avea 9 se anulează. 2 ori -3 este -6. 9-9 este 0. -9+6 care este -3. Care este unitatea mea? Ei bine, este SI și este o forță, așa că trebuie să fie newtoni.
Așa că voi scrie magnitudinea ca fiind 6 milinewtons. Observați că am renunțat la semnul minus pentru că tot ce îmi spune semnul minus este că este atractivă. Bine? Asta e legea lui Coulomb.