Νόμος Coulomb

Νόμος Coulomb

Laws of physics, Coulomb's Law, Νόμος του Κουλόμπ

Νόμος Coulomb
Νόμος Newton

Νόμος Coulomb Βαρυτικός Νόμος Newton

Μαγνητικός Νόμος Coulomb

Μαγνητικός Νόμος Coulomb

Επιστημονικός Νόμος Επιστημονικοί Νόμοι

---

Μαθηματικό Θεώρημα Νόμοι Μαθηματικών

---

Φυσικός Νόμος Νόμοι Φυσικής

---

Νόμοι Χημείας

---

Νόμοι Γεωλογίας

---

Νόμοι Βιολογίας

---

Νόμοι Οικονομίας

Φυσική

---

Φυσικοί Γης Νόμοι Φυσικής Νόμοι Φυσικής Θεωρίες Φυσικής Πειράματα Φυσικής Παράδοξα ΦυσικήςΠροβλήματα Φυσικής

Πεδίο Δυναμική Γραμμή Ισοδυναμική Επιφάνεια Ηλεκτρικό Πεδίο

Ελκτικό Πεδίο μεταξύ 2 ετερωνύμων φορτίων

Απωστικό Πεδίο μεταξύ 2 ομωνύμων φορτίων

- Νόμος της Φυσικής.

- Ακριβέστερα, είναι ένας νόμος της Ηλεκτροφυσικής

- Χρονολογία ανακάλυψης.

Ετυμολογία

Η ονομασία "νόμος" σχετίζεται ετυμολογικά με το όνομα του φυσικού επιστήμονα "[[ ]]".

Διατύπωση

Ο Charles Augustin Coulomb το 1784 μετά από μία σειρά πειραμάτων, επέτυχε να μετρήσει τις δυνάμεις που αναπτύσσονται μεταξύ ηλεκτρικά φορτισμέων σωμάτων. Τα συμπεράσματα διατύπωσε με τον παρακάτω νόμο που φέρει το όνομά του.

«Κάθε σημειακό ηλεκτρικό φορτίο ασκεί δύναμη σε κάθε άλλο σημειακό ηλεκτρικό φορτίο. Το μέτρο της δύναμης είναι ανάλογο του γινομένου των φορτίων που αλληλεπιδρούν και αντίστροφα ανάλογο με το τετράγωνο της μεταξύ τους απόστασης.»

Η Ηλεκτρική Δύναμη (F) της επίδρασης μεταξύ δύο φορτισμένων σωμάτων είναι ανάλογη με το γινόμενο των φορτίων (q₁,q₂), του κάθε σώματος και αντίστροφα ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης (r) μεταξύ των κέντρων τους.

Μαθηματική Έκφραση

Βαθμωτή Μορφή

Η Βαθμωτή Μορφή του νόμου αυτού παρέχει μόνον το μέτρο (magnitude) της ηλεκτρικής δύναμης (force) και όχι την κατεύθυνση (direction) του διανύσματός της.

Υπενθυμίζουμε ότι ο όρος "κατεύθυνση" περιλαμβάνει και την διεύθυνση (δηλ. τον φορέα) και την φορά (π.χ. δεξιά ή αριστερά) ενός διανύσματος.

Όταν ενδιαφερόμαστε μόνο για το μέτρο της δύναμης είναι ευκολότερο να θεωρήσουμε την βαθμωτή μορφή του νόμου:

$F = k_C \frac{q_1 q_2}{r^2}$

όπου:

$|F| \$ είναι το μέτρο της Ηλεκτρικής Δύναμης,

$q_1 \$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο που φέρει το σώμα 1 ,

$q_2 \$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο που φέρει το σώμα 2,

$r\$ είναι η απόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων,

$k_C = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \approx$ 8.988×10⁹ N m² C^-2 (επίσης m F^-1) είναι ηλεκτροστατική σταθερά (electrostatic constant) ή Coulomb force constant, και

$\epsilon_0 \approx$ 8.854×10⁻¹² C² N^-1 m^-2 (also F m^-1) είναι ηδιαπερατότητα (permittivity of free space), επίσης καλούμενη Ηλεκτρική Σταθερά (electric constant), μία σημαντική Φυσική Σταθερά.

Διανυσματική Μορφή

Η Διανυσματική Μορφή του νόμου αυτού παρέχει πέραν του μέτρου της ηλεκτρικής δύναμης και την διεύθυνση (δηλ. τον φορέα) και την φορά του διανύσματός της.

$\mathbf{F} = - \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \frac{Q \cdot q}{|\mathbf{r}|^3} \mathbf{r} = - \frac{1}{4 \pi \epsilon_0 } \frac{Q \cdot q}{|\mathbf{r}|^2} \hat{\mathbf{r}}$

όπου

$\mathbf F$ είναι η Ηλεκτροστατική Δύναμη (electrostatic force) ,

$Q$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο του σώματος στο οποίο ασκείται η Ηλεκτρική Επίδραση,

$q$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο του σώματος το οποίο ασκεί την Ηλεκτρική Επίδραση,

$\mathbf{r} = \mathbf{r_{1}}-\mathbf{r_{2}}$ είναι η απόσταση (ακριβέστερα η μετατόπιση) μεταξύ των δύο σωμάτων,

$\mathbf{r_1} \$ είναι η μετατόπιση (position vector) του σώματος $1$,

$\mathbf{r_2} \$ είναι η μετατόπιση (position vector) του σώματος $2$, and

$\hat{\mathbf{r}}$ είναι το μοναδιαίο διάνυσμα (unit vector) που καθορίζει την κατεύθυνση (διεύθυνση και φορά) της μετατόπισης r.

Αυτή η διανυσματική εξίσωση (vector equation) δηλώνει ότι:

• Τα σώματα που φέρουν ετερόσημο ("ετερώνυμο") ηλεκτρικό φορτίο έλκονται, ενώ
• σώματα που φέρουν ομόσημο ("ομώνυμο") ηλεκτρικό φορτίο απωθούνται.

Ακριβέστερα:

• Όταν το γινόμενο $(Q \cdot q <0)$ είναι αρνητικό, δηλαδή τα φορτία των σωμάτων είναι ετερόσημα, η επίδραση είναι ελκτική (attractive) $( F <0 )$.
• Όταν το γινόμενο $(Q \cdot q >0)$ είναι θετικό, δηλαδή τα φορτία των σωμάτων είναι ομόόσημα, η επίδραση είναι απωστική (repulsive)$( F > 0 )$.

Γραφική Αναπαράσταση

Στο σχήμα έχουμε μία γραφική αναπαράσταση (representation) του Νόμου του Coulomb).

$\mathbf{F_2}$ είναι η Ηλεκτρική Δύναμη που experienced by $\mathbf{Q_2}$.

$\mathbf{R_{12}}$ είναι η διανυσματική απόσταση (ακριβέστερα η μετατόπιση) μεταξύ των δύο φορτισμένων σωμάτων.

($\mathbf{Q_1}$ και $\mathbf{Q_2}$) είναι τα δύο ηλεκτρικά φορτία.

Ιστορία

Η πρώτη αναφορά για την μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φορτισμένων σωμάτων γίνεται από τον Θαλή το Μιλήσιο (600 π.Χ.), ο οποίος παρατήρησε ότι η τριβή του ήλεκτρου (κεχριμπάρι) με ξηρό ύφασμα, του προσδίδει την δυνατότητα να έλκει μικρά αντικείμενα όπως μικρά χάρτινα τεμάχια. Θεώρησε ότι υπάρχει μία ουσία (δηλ. Φυσική Οντότητα που προκαλεί το φαινόμενο αυτό και η οντότητα αυτή ονομάστηκε Ηλεκτρισμός.

Παράλληλα παρατηρήθηκε η ιδιότητα που έχουν κάποια πετρώματα (Μαγνησία γη), να έλκουν τα σιδηρά αντικείμενα. Η ουσία που προκαλεί αυτό το φαινόμενο αυτό, αντίστοιχα, ονομάστηκε Μαγνητισμός.

Το 1600, ο Άγγλος επιστήμονας Gilbert έκανε μια προσεκτική μελέτη του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού, διακρίνοντας το φαινόμενο Lodestone από τον στατικό ηλεκτρισμό που παράγεται από την τριβή του ήλεκτρου.

Τα δύο αυτά φαινόμενα θεωρήθηκαν ανεξάρτητα και μελετήθηκαν μεμονωμένα ως το 1820.

Επινόησε τη νεολατινική λέξη electricus για να αναφέρεται στην ιδιότητα της έλξης μικρών αντικειμένων μετά την τριβή. Αυτή η συσχέτιση προκάλεσε τις αγγλικές λέξεις "electric" και "electricity", οι οποίες έκαναν την πρώτη τους εμφάνιση σε έντυπη μορφή στο Pseudodoxia Epidemica του Thomas Browne του 1646.

Οι πρώτοι ερευνητές του 18ου αιώνα που υποψιάζονταν ότι η ηλεκτρική δύναμη μειώνεται με την απόσταση όπως και η δύναμη της βαρύτητας (δηλαδή, όπως το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης) περιελάμβαναν τον Daniel Bernoulli και τον Alessandro Volta, και οι δύο μέτρησαν την δύναμη μεταξύ των πλακών ενός πυκνωτή, και ο Franz Aepinus που υπέθεσε τον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου το 1758.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1770, η εξάρτηση της δύναμης μεταξύ φορτισμένων σωμάτων τόσο από την απόσταση όσο και από το φορτίο είχε ήδη ανακαλυφθεί, αλλά δεν είχε δημοσιευτεί, από τον Άγγλο Henry Cavendish.

Βασισμένος σε πειράματα με ηλεκτρικά φορτισμένες σφαίρες, ο Άγγλος Joseph Priestley ήταν μεταξύ των πρώτων που πρότεινε ότι η ηλεκτρική δύναμη ακολουθούσε έναν νόμο αντίστροφου τετραγώνου, παρόμοιο με τον νόμο της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα. Ωστόσο, δεν το γενίκευσε ούτε το διευκρίνισε. Το 1767, υπέθεσε ότι η δύναμη μεταξύ των φορτίων ποικίλλει ως το αντίστροφο τετράγωνο της απόστασης.

Το 1769, ο Σκωτσέζος φυσικός John Robison ανακοίνωσε ότι, σύμφωνα με τις μετρήσεις του,
"η δύναμη απώθησης μεταξύ δύο σφαιρών με φορτία του ίδιου σημείου κυμαινόταν ως 2 + 1/50 and that of the 2 − 1/50 και δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι διαφέρει καθόλου από τον inverse duplicate ratio".

Τελικά, το 1785, ο Γάλλος φυσικός Charles-Augustin de Coulomb δημοσίευσε τις τρεις πρώτες αναφορές του για τον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό όπου εξέφρασε το νόμο του. Αυτή η δημοσίευση ήταν απαραίτητη για την ανάπτυξη της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού.[4] Χρησιμοποίησε έναν ζυγό στρέψης για να μελετήσει τις δυνάμεις απώθησης και έλξης φορτισμένων σωματιδίων και προσδιόρισε ότι το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ δύο σημειακών φορτίων είναι ευθέως ανάλογο με το γινόμενο των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογο με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους.

Το ζυγό στρέψης αποτελείται από μια ράβδο που αναρτάται από τη μέση της από μια λεπτή ίνα. Η ίνα λειτουργεί ως πολύ αδύναμο ελατήριο στρέψης. Στο πείραμα του Coulomb, το ζυγό στρέψης ήταν μια μονωτική ράβδος με μια μεταλλική επικάλυψη σφαίρα προσαρτημένη στο ένα άκρο, αναρτημένη από ένα μεταξωτό νήμα. Η μία σφαίρα φορτίσθηκε με ένα γνωστό φορτίο στατικού ηλεκτρισμού και μια δεύτερη φορτισμένη σφαίρα της ίδιας πολικότητας μεταφέρθηκε πλησίον της. Οι δύο φορτισμένες μπάλες απωθήθηκαν η μία την άλλη, στρίβοντας την ίνα μέσα από μια συγκεκριμένη γωνία, η οποία μπορούσε να διαβασθεί από μια κλίμακα στο όργανο. Γνωρίζοντας πόση δύναμη χρειαζόταν για να στρίψει την ίνα μέσα από μια δεδομένη γωνία, ο Coulomb ήταν σε θέση να υπολογίσει τη δύναμη μεταξύ των σφαιρών και να εξαγάγει τον νόμο της αναλογικότητας του αντίστροφου τετραγώνου.

Αργότερα ο Δανός Hans Christian Oersted (1777-1851), διαπίστωσε πειραματικά ότι υπάρχει σχέση μεταξύ των δύο φαινομένων. Ακολούθησε πλήθος ερευνητών που μελέτησαν τη σχέση αυτή.

Κυριότεροι από τους ερευνητές ήταν ο Michael Faraday (1791-1867), ο Marie Ampere (1775-1836) και ο James Clerk Maxwell (1831-1879).

Ο J.C. Maxwell μετά από μελέτες έφθασε στο συμπέρασμα ότι και το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Ο Maxwell με τέσσερις εξισώσεις του (1864), ολοκλήρωσε τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητισμού.

Παράγωγες Εξισώσεις

Μεγέθη \ Οντότητες	Επίδραση	Σχέση	Πεδίο
Διανυσματικό Μέγεθος	Ηλεκτρική Δύναμη $\mathbf{F} = {1 \over 4\pi\epsilon_0}{q_1 q_2 \over |r|^2}\mathbf{\hat{r}} \$	$\mathbf{F} = q\mathbf{E}$	Ηλεκτρική Ένταση $\mathbf{E} = {1 \over 4\pi\epsilon_0}{q \over |r|^2}\mathbf{\hat{r}} \$
Σχέση	$\mathbf{F} = -\mathbf{\nabla}U$	$-\$	$\mathbf{E} = -\mathbf{\nabla}V$
Βαθμωτό Μέγεθος	Ηλεκτρική Ενέργεια $U = {1 \over 4\pi\epsilon_0}{q_1 q_2 \over |r|} \$	$U = q V \$	Ηλεκτρικό Δυναμικό $V = {1 \over 4\pi\epsilon_0}{q \over |r|}$

Παραγωγή Νόμου Coulomb από Νόμο Gauss

Νόμος Coulomb Νόμος Gauss

Εσωτερική Αρθρογραφία

• Επιστημονικός Νόμος
• Φυσικός Νόμος
• Νόμοι Διατήρησης
• Νόμοι Νεύτωνα
• Νόμος Αντιστρόφου Τετραγώνου

Ιστογραφία

• Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
• Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
• [ ]
• [ ]

Κίνδυνοι Χρήσης

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη, την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει. "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο, η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης" του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει." Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς, και για μακρά χρονική περίοδο, αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία, ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε. Επίσης, Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)" (όχι μόνον, της Sciencepedia αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)), αν και άκρως απαραίτητοι, είναι αδύνατον να ελεγχθούν (λόγω της ρευστής φύσης του Web), και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο. Ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

---

>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)

---