Strona g堯wna na telefon

296. Prawo Coulomba

Elektrostatyka. Prawo Coulomba.



Elektrostatyka zajmuje si spoczywaj帷ymi 豉dunkami elektrycznymi i zjawiskami z tym zwi您anymi.

Podstawowymi wielko軼iami fizycznymi elektrostatyki s:



豉dunek elektryczny

potencja elektryczny

nat篹enie pola elektrycznego


Zadanie
Obliczy si喚 wzajemnego oddzia造wania protonu i elektronu w atomie wodoru.

Wykorzystywane w rozwi您aniu poj璚ia:

ζdunek elektryczny

Oddzia造wania elektryczne.

Si造 elektryczne.


Prawo Coulomba cz瘰to wykorzystujemy tak瞠 w przypadku 豉dunk闚 poruszaj帷ych si. ζdunki, kt鏎e poruszaj si w jakim inercjalnym uk豉dzie odniesienia ze sta造mi, ale r騜nymi, pr璠ko軼iami zmieniaj wzajemne po這瞠nie.

Stwarza to problem zwi您any ze zmian odleg這軼i mi璠zy 豉dunkami. Problem brzmi – jak “rozchodz si” oddzia造wania?

Odpowiedzi mog by r騜ne:


Dok康 nie znamy innych efekt闚 zwi您anych z oddzia造waniami i ich skutkami mo瞠my problem ten pomin望 – wprowadzamy idealizacj: oddzia造wania rozchodz si z niesko鎍zon pr璠ko軼i.

Mo瞠my wtedy oblicza si造 elektryczne dla poruszaj帷ych si 豉dunk闚 (cia naelektryzowanych na豉dowanych).

Powstanie wtedy kolejne pytanie – jak jest z oddzia造waniami 豉dunk闚 poruszaj帷ych si ruchem zmiennym (z przyspieszeniem)?

Przed pr鏏 odpowiedzi na te pytania sprawd幟y konsekwencje za這瞠nia o niesko鎍zonej pr璠ko軼i rozchodzenia si oddzia造wa.

Najprostszym atomem jest atom wodoru. Sk豉da si on z protonu (j康ra) i elektronu. Elektron obiega proton po zamkni皻ej orbicie. Oznacza to, 瞠 elektron porusza si ruchem przyspieszonym – w ruchu po zamkni皻ej orbicie musi wyst徙i przyspieszenie do鈔odkowe.

Analiza oddzia造wa elektrycznych w takim uk豉dzie jest bardzo trudna. Dlatego te trzeba zacz望 od najprostszego modelu – uk豉du 豉dunk闚 oddzia逝j帷ych ze sob natychmiast. Wtedy mo瞠my potraktowa poruszaj帷e si wzgl璠em siebie 豉dunki jak nieruchome.

Obliczymy si喚 wzajemnego oddzia造wania protonu i elektronu w atomie wodoru.

Promie atomu wodoru to oko這 0,5 pikometra. ζdunek elektronu i 豉dunek protonu maj tak sam warto嗆 r闚n 豉dunkowi elementarnemu. ζdunki te r騜ni si znakiem – s r騜nych rodzaj闚.

Za這瞠nia:



cia豉 na豉dowane (proton i elektron) maj wymiary punktowe;

豉dunki (proton i elektron) znajduj si w pr騜ni.

Si喚 wzajemnego oddzia造wania dw鏂h 豉dunk闚 (spoczywaj帷ych w inercjalnym uk豉dzie odniesienia) opisuje prawo Coulomba. Si豉 ta zale篡 od:

Si造 wzajemnego oddzia造wania mi璠zy protonem i elektronem s si豉mi przyci庵aj帷ymi – s skierowane do drugiego cia豉.

Si造 wzajemnego oddzia造wania protonu i elektronu w atomie wodoru (proton i elektron znajduj si w pr騜ni) tak opisuje prawo Coulomba:

si造 te maj kierunek prostej przechodz帷ej przez oba 豉dunki (punkty) wzd逝 promienia powierzchni kuli po kt鏎ej kr捫y elektron;

si造 te maj zwroty zwr鏂one do wewn徠rz promienia 陰cz帷ego proton i elektron – ich 豉dunki s r騜nych znak闚 (r騜nych rodzaj闚) – proton i elektron wzajemnie si przyci庵aj;

si造 te maj warto嗆 proporcjonaln do iloczynu warto軼i obu 豉dunk闚, czyli do kwadratu 豉dunku elementarnego;

si造 te maj warto嗆 odwrotnie proporcjonaln do kwadratu odleg這軼i mi璠zy tymi 豉dunkami (punktami), czyli do promienia atomu wodoru.

Obliczymy warto嗆 si造 oddzia造wania mi璠zy protonem i elektronem w atomie wodoru

Si豉 niezmiernie ma豉. Pami皻a trzeba o masie elektronu r闚nej 9,1 razy 10 do pot璕i minus 31 kg.

Na jeden “kilogram” elektron闚 trzeba ich oko這 10 z 30 zerami sztuk, czyli oko這 17 milion闚 moli elektron闚.

Prawo Coulomba. ζdunek elektryczny. Oddzia造wania elektryczne. Si造 elektryczne

Wzory z fizyki = wzory potrzebne do rozwi您ywania zada

Budowa atomu - Ile jest elektron闚, nukleon闚, proton闚 w atomie konkretnego pierwiastka?

Praca mechaniczna sta貫j si造 - przyk豉dy oblicze.

Energia mechaniczna cia豉 - przyk豉dy wykorzystania zasady zachowania

Energia kinetyczna cia豉 - przyk豉dy oblicze

Przyk豉dy obliczania si造 do鈔odkowej. Zestawy przyk豉d闚 uwzgl璠niaj帷e r騜ne warto軼i masy cia, pr璠ko軼i ruchu po okr璕u i promienia tego okr璕u.

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spe軟ia satelita, by by stale nad tym samym punktem Ziemi?

Energia potencjalna grawitacyjna w jednorodnym polu grawitacyjnym

Obliczenie masy S這鎍a Jak zmierzy mas S這鎍a? Jakie dane s do tego potrzebne?

Przemiana adiabatyczna gazu doskona貫go

Pierwsza pr璠ko嗆 kosmiczna dla Ziemi. Z jak pr璠ko軼i porusza si sztuczny satelita Ziemi?

Obliczenie granicznej d逝go軼i fali 鈍ietlnej wywo逝j帷ej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

Rozwi您ane zadania z kinematyki

Rozwi您ane zadania z fizyki szkolnej - gimnazjum i szko造 ponadgimnazjalne (licea i technika)

Wielko軼i opisuj帷e ruch cia豉 - przyk豉dy obliczania - przemieszczenie cia豉 - wektor zmiany po這瞠nia cia豉.

Obliczanie szybko軼i 鈔edniej ruchu cia豉.

Pocisk o masie m grz篥nie w desce po przebyciu odleg這軼i d. Przed uderzeniem w desk pocisk porusza si prostopadle do deski z pr璠ko軼i v. Obliczy si喚 F dzia豉j帷 na pocisk w desce. Przyj望 odpowiednie za這瞠nia.

Rozwi您anie

Dwa cia豉 o r騜nych masach poruszaj si z takim samym przyspieszeniem. Cia這 m2 ma mas 3 razy wi瘯sz ni cia這 m1. Si豉 dzia豉j帷a na cia這 m2 jest r闚na 12 N. Jaka si豉 dzia豉 na cia這 m1? Warunek - nie oblicza warto軼i przyspieszenia.

Pomoc z matematyki

Rozwi您ane zadania i przyk豉dy z matematyki


Pomoc z historii

Co by這 powodem olbrzymiego rozkwitu Grecji?