Νόμος Coulomb

Νόμος Coulomb

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

- Νόμος της Φυσικής.

- Ακριβέστερα, είναι ένας νόμος της Ηλεκτροφυσικής

- Χρονολογία ανακάλυψης.

ΕτυμολογίαEdit

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

ΔιατύπωσηEdit

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 ΈκφρασηEdit

Βαθμωτή ΜορφήEdit

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 Edit

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 ΑναπαράστασηEdit

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.

ΙστορίαEdit

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.

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

Τότε 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.

Ο Charles Augustin Coulomb το 1784 μετά από μία σειρά πειραμάτων, κατάφερε 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.»

Παράγωγες ΕξισώσειςEdit

Παραγωγή Νόμου Coulomb από Νόμο GaussEdit

ΥποσημειώσειςEdit

Εσωτερική ΑρθρογραφίαEdit

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

ΒιβλιογραφίαEdit

ΙστογραφίαEdit

• 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.