Kas yra elektrostatinės jėgos?

Yra keletas tipų pajėgos kurie yra susiję su mokslu. Fizikai veikia keturias pagrindines jėgas: gravitacinę jėgą, silpną branduolinę jėgą, stiprią branduolinę jėgą ir elektromagnetinę jėgą. Elektrostatinė jėga yra susijusi su elektromagnetine jėga.

Elektrostatinės jėgos yra patrauklios ar atstumiančios pajėgos tarp dalelių, kurias sukelia jų elektros krūviai. Ši jėga dar vadinama Kulono jėga arba Kulono sąveika ir taip pavadinta prancūzų fizikui Charlesui-Augustinui de Coulombui, kuris aprašė jėgą 1785 m.

Elektrostatinė jėga veikia maždaug per dešimtąją dalį atominio branduolio skersmens arba 10^-16 m. Kaip kaltinimai atstumia vienas kitą, tuo tarpu skirtingai nei kaltinimai traukia vienas kitą. Pavyzdžiui, du teigiamai įkrauti protonai atstumia vienas kitą, kaip ir du katijonai, du neigiamai įkrauti elektronai arba du anijonai. Protonai ir elektronai traukia vienas kitą, taip pat katijonai ir anijonai.

Nors protonus ir elektronus traukia elektrostatinės jėgos, protonai neišeina iš branduolio susilieti su elektronais, nes jie yra sujungti vienas su kitu ir prie neutronų. stipri atominė jėga. Stipri branduolinė jėga yra daug galingesnė nei elektromagnetinė jėga, tačiau ji veikia daug trumpesnį atstumą.

Tam tikra prasme protonai ir elektronai liečiasi su atomu, nes elektronai turi tiek dalelių, tiek bangų savybes. Elektrono bangos ilgis yra panašus į atomo dydį, todėl elektronai negali priartėti arčiau nei jie yra.

Traukos ar atstūmimo tarp dviejų įkrautų kūnų stipris ar jėga gali būti apskaičiuojami naudojant Kulono įstatymas:

F = kq₁q₂/ r²

Čia F yra jėga, k yra proporcingumo koeficientas, q₁ ir q₂ yra du elektros krūviai, o r yra atstumas tarp dviejų centrų mokesčiai. Centimetrų-gramų sekundžių vienetų sistemoje k vakuume nustatomas lygus 1. Metro-kilogramo sekundės (SI) vienetų sistemoje k vakuume yra 8,98 × 109 newtono kvadratinio metro kvadratiniame kulone. Nors protonai ir jonai turi išmatuojamus dydžius, Kulono įstatymas juos traktuoja kaip taškinius krūvius.

Svarbu pažymėti, kad jėga tarp dviejų įkrovų yra tiesiogiai proporcinga kiekvieno krūvio dydžiui ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.

Galite nustatyti labai paprastą eksperimentą, kad patikrintumėte Kulono įstatymą. Pakabinkite du mažus tos pačios masės rutulius ir įmeskite iš nereikšmingos masės stygos. Rutulius veiks trys jėgos: svoris (mg), stygos įtempimas (T) ir elektrinė jėga (F). Kadangi rutuliai turi tą patį krūvį, jie atstumia vienas kitą. Pusiausvyroje:

T sin θ = F ir T cos θ = mg

Jei Kulono įstatymas yra teisingas:

F = mg tan θ

Kulono įstatymas yra nepaprastai svarbus chemija ir fizika, nes ji apibūdina jėgą tarp atomo dalių ir tarp atomai, jonai, molekulės ir molekulių dalys. Didėjant atstumui tarp įkrautų dalelių ar jonų, traukos ar atstūmimo jėga tarp jų mažėja ir susidaro joninis ryšys tampa mažiau palankus. Kai įkrautos dalelės juda arčiau viena kitos, padidėja energija, o joninis ryšys yra palankesnis.

Pagrindiniai įleidžiami daiktai: elektrostatinė jėga

• Kulonas, Charlesas Augustinas (1788) [1785]. "„Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme“. „Istorijos de l'Académie Royale des Sciences. Nepaprastas rojalas. psl. 569–577.
• Stewart, Joseph (2001). "Tarpinė elektromagnetinė teorija". Pasaulio mokslinis. p. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tipleris, Paulius A.; „Mosca“, Gene (2008). "Fizika mokslininkams ir inžinieriams". (6-asis leidimas) Niujorkas: W. H. Freemanas ir kompanija. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Jaunas, Hugh D.; Freedmanas, Rogeris A. (2010). „Searso ir Zemanskio universiteto fizika: su šiuolaikine fizika“. (13-asis leidimas) Addison-Wesley (Pearsonas). ISBN 978-0-321-69686-1.