قانون كولوم نص قانون كولوم
نص قانون كولوم
قوة التجاذب أو التنافر بين شحنتين في الفراغ تتناسب تناسباً طردياً مع القيمة المطلقة لحاصل ضرب شحنتيهما، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما .
الصيغة الرياضية
- vec F _ 12 kcdotfrac q_1 cdot q_2 r_ 12 ^2 frac hat vec r _ 12 r_ 12
حيث أن
- vec F _ 12 هي القوة المتبادلة بين الشحنتين بوحدة نيوتن .
- q_1 قيمة الشحنة الأولى بوحدة كولوم .
- q_2 قيمة الشحنة الثانية بوحدة كولوم.
- hat vec r _ 12 متجه وحدة متجة الوحدة وقيمته تساوي واحد وإتجاهه من الشحنة الأولى إلى الشحنة الثانية.
- r_ 12 ^2 مربع المسافة بين الشحنتين بوحدة متر تربيع.
ملاحظات حول القانون
- قيمة الشحنتان تعوض بدون إشارة(يعني إلكترون الشحنة السالبة تعوض في القانون بدون الإشارة السالبة)
- في نهاية الحل وبعد ايجاد قيمة القوة يجب تحديد اتجاه القوة (ما إذا كانت تجاذب ام تنافر) وسيتم توضيح ذالك في جزء لاحق
- الوحدات السابقة كانت حسب النظام الدولي للوحدات وتختلف بالنسبة للأنظمة الأخرى.
اثبات قانون كولوم
- القوة تتناسب طردياً مع مقدار الشحنتين
- القوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين الشحنتين
شكل عددى للقانون
يمكن القول أن قانون كولوم في عددي شكل على النحو التالي
تتناسب قوة كهروستاتيكية القوة الكهروستاتيكية بين اثنين من نقاط شحنة كهربية الشحنات الكهربائية تناسبا طرديا مع حاصل ضرب الشحنتين ، ويتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الشحنتين.
F k_mathrm e frac q_1q_2 r^2
حيث
r هي المسافة بين الشحنتين،
- q_1 شحنة الجسيم 1 و q_2 شحنة الجسيم 2 ،
- وke ثابت كولوم.
Bcoulomb.png تصغير 200 بك رسم توازن التوازن الالتواء
ثابت كولوم
k هو ثابت كولوم ووحدة قياسه هي نيوتن متر مربع لكل كولوم تربيع.
و هو حسب العلاقة
- k frac 1 4pivarepsilon_0varepsilon
ويمكن حسابه بالضبط
- egin
k_ mathrm e & frac 1 4 pi varepsilon_0 frac c^2 mu_0 4 pi c^2 cdot 10^ -7 mathrm H cdot mathrm m ^ -1 \r
& 8.987 551 787 368 176 4 imes 10^9 mathrm N cdot m^2 cdot C^ -2 . \r
end
بحكم تعريفها في نظام الوحدات الدولي سرعة الضوء سرعة الضوء في الفراغ المرموز لها
CO Current practice is to use < >c >0 to denote the speed of light in vacuum according to ISO 31 . In the original Recommendation of 1983, the symbol < >c > was used for this purpose and continues to be commonly used. See NIST < >Special Publication 330 >, Appendix 2, p. 45 ] هي
299792458 متر . ثانية 1 و نفاذية (كهرومغنطيسية) الثابت المغناطيسي (< >خ¼ >0)، تـُعرّف كالتالي nowrap 4د€ × 10−7 هنري (وحدة) هـ · متر م ،، يؤدي إلى تعريف الثابت الكهربائي (< >خµ >0) كالتالي nowrap < >خµ >0 1/(< >خ¼ >0 PhysicsParticle < >c > TR 2 BR 0 ) ≈ val 8.854187817 e -12 u فاراد ف · متر م]−1 .في وحدات cgs، وحدة الشحنة، esu of charge أو ستات كولوم statcoulomb، تـُعرّف بحيث أن تلك ثابت القوة كولوم يكون قيمته 1.
المجال الكهربى
مقال تفصيلي حقل كهربي
بناء على قانون لورنتز قانون قوى لورنتز فإن مقدار المجال الكهربائي (< >E >) الذي تولده شحنة نقطية واحدة (< >q >) على مسافة معينة (< >r >) هو
- E 1 over 4pivarepsilon_0 frac q r^2 .
للحصول على شحنة موجبة، وجهت الإتجاه من النقاط على طول خطوط حقل كهربي الحقل الكهربائي بعيداً شعاعيا من موقع الشحنة النقطية، في حين أن الإتجاه هو عكس الشحنة سالبة، وحدات نظام الوحدات الدولي SI للمجال الكهربى هي فولت لكل متر أو نيوتن في الكولوم.
جهد كولوم
يستخدم ثابت كولوم لتعيين الجهد الكولومي (الكهربائي)
- ثابت كولوم يكتب أحيانا في الصيغة
- egin
k_e & frac 1 4pivarepsilon_0
end
حيث egin
varepsilon_0end سماحية الفراغ سماحية الفراغ الكهربية
وعلاقته بقانون كولوم كالآتي
- oldsymbol F k_e q_1q_2 over r^2 .
جهد كولوم
- U_E(r) k_efrac qQ r .
حيث
- q الشحنة النقطية ،
- Q الشحنة المركزية
يستخدم هذا الجهد الكهربائي أحيانا كتبسيط لجهد النواة الذرية التي يدور حولها إلكترون (انظر ذرة الهيدروجين .
توزيع الشحنة المتصلة
لتوزيع شحنة، فإن تكامل على المنطقة المحتوية على الشحنة يناظر تجميع لانهائي، يعامل كل عنصر متناهي الصغر من الفراغ كشحنة نقطية dq.
لتوزيع خطي لشحنة (وهو تقريب جيد لشحنة في سلك) حيث lambda(mathbf r^prime ) تعطي الشحنة لوحدة طول عند الموقع mathbf r^prime ، وdl^prime هي عنصر طول متناهي الصغر،
dq lambda(mathbf r^prime )dl^prime.
لتوزيع سطحي لشحنة (وهو تقريب جيد لشحنة من طبق على ( مكثف ) طبق آخر موازي) حيث sigma(mathbf r^prime ) تعطي الشحنة لوحدة المساحة عند الموقع mathbf r^prime , and dA^prime هي عنصر مساحة متناهي الصغر،
dq sigma(mathbf r^prime ),dA^prime.,
لتوزيع حجمي لشحنة (مثلما هو الحال لشحنة داخل كتلة معدنية) حيث
ho(mathbf r^prime ) تعطي الشحنة لوحدة الحجم عند الموقع mathbf r^prime ، وdV^prime هي عنصر حجم متناهي الصغر،
dq
ho(mathbf r^prime ),dV^prime.
القوة على شحنة اختبار صغيرة q^prime عند الموقع mathbf r هي
mathbf F q^primeint dq mathbf r - mathbf r^prime over mathbf r - mathbf r^prime ^3 .
التجاذب والتنافر
إذا كانت الشحنتان متشابهتان بالنوع فتكون القوة المتبادلة بينهما تنافر وإذا كانت الشحنتان مختلفتان بالنوع تكون القوة تجاذب.
وإذا أردنا أن نحسب المحصلة الكلية لعديد من القوى الناشئة عن أكثر من شحنة نقوم بدراسة تاثير كل شحنة على الشحنات الأخرى وثم نقوم بتحليل تلك القوى الناشئة تحليل اتجاهي وثم نجمع القوى الواقعة على كل محور. ونأتي بذلك على متجه يمثل محصلة القوي الناشئة عن توزيع الشحنات في توزيع معين.
استخدام التكامل للتوزيع النتصل يكون مفيد لايجاد المحصلة بسهولة
وهذا القانون تم استنتاجه عن طريق التجربة وليس الاستنتاج الرياضي.
جدول الكميات المشتقة
1 - 15
خاصية الجسيم العلاقة خاصية المجال
-
-
كم المتجه
0
< >القوة (على 1 من 2) >
-
mathbf F _ 12 1 over 4pivarepsilon_0 q_1 q_2 over r^2 mathbf hat r _ 21
mathbf F _ 12 q_1 mathbf E _ 12
0
< >مجال كهربائي (عند 1 من 2) >
-
mathbf E _ 12 1 over 4pivarepsilon_0 q_2 over r^2 mathbf hat r _ 21
-
العلاقة mathbf F _ 12 -mathbf
abla U_ 12 mathbf E _ 12 -mathbf
abla V_ 12
-
قيمة عددية
0
< >طاقة الوضع (عند 1 من 2) >
-
U_ 12 1 over 4pivarepsilon_0 q_1 q_2 over r
U_ 12 q_1 V_ 12
0
< >الوضع (عند 1 من 2) >
-
V_ 12 1 over 4pivarepsilon_0 q_2 over r
معلومات نظرية
الاسم
صورة
تعليق
النوع
تاريخ
الصيغة
صيغة حرفية
جزء من
سميت بأسم
صاحبها
كهرومغناطيسية
Coulomb تصغير صورة للعالم شارل كولوم صاحب القانون الذي عرف باسمه
CoulombsLaw.svg تصغير 200 بك القيمة المطلقة للقوة F بين شحنتين نقطتيتين q و Q ترتبط بالمسافة بينهما بالإضافة إلى حاصل ضرب شحنتيهما ، الرسم التوضيحي يبين شحنات تتنافر مع بعضها البعض وآخرى تتجاذب مع بعضها البعض.
قانون كولوم، أو قانون التربيع العكسي لكولوم، هو قانون الفيزيائي الذي يصف التفاعل بين كهروستاتيكا الكهرو ستاتيكي بين شحنة كهربية الجسيمات المشحونة كهربياً ، وقد نشر عام 1785 من قبل الفيزيائي الفرنسي شارل أوجستين دي كولوم وكان أساساً في تطوير النظرية الكهرومغناطيسية ، هو يعتبر مماثل لقانون قانون الجذب العام التربيع العكسي لاسحق نيوتن الذي يصف الجاذبية الكونية، كما يمكن إستخدام قانون كولوم لإشتقاق قانون جاوس والعكس صحيح، وقد تم إختبار القانون بشكل كبير، ولقد أيدت جميع الملاحظات مبدأ القانون.
التعليقات
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا