- Ari-arian
- Mga yunit ng singil ng kuryente
- Ang batas ni Coulomb para sa mga singil sa point
- Paglalapat ng batas ni Coulomb
- Gravity at kuryente
- Mga Sanggunian
Ang isang point charge , sa konteksto ng electromagnetism, ay ang singil ng kuryente ng naturang maliit na sukat na maaari itong isaalang-alang na isang punto. Halimbawa, ang mga elementong particle na mayroong isang singil ng kuryente, ang proton at ang elektron, ay napakaliit na ang kanilang mga sukat ay maaaring tinanggal sa maraming mga aplikasyon. Isinasaalang-alang na ang isang singil ay nakatuon sa point ay ginagawang mas madali ang trabaho sa pagkalkula ng mga pakikipag-ugnay nito at pag-unawa sa mga de-koryenteng katangian ng bagay na mas madali.
Ang mga elementong particle ay hindi lamang ang maaaring maging mga singil sa point. Maaari rin silang maging ionized molekula, ang sisingilin spheres na ginamit ni Charles A. Coulomb (1736-1806) sa kanyang mga eksperimento at maging ang Earth mismo. Maaaring isaalang-alang ang lahat ng mga singil sa point, hangga't nakikita natin ang mga ito sa mga distansya na mas malaki kaysa sa laki ng bagay.
Larawan 1. Ituro ang mga singil ng magkaparehong palatandaan na nagtatapon sa bawat isa, habang ang mga nasa kabaligtaran ng pag-sign ay nakakaakit. Pinagmulan: Wikimedia Commons.
Yamang ang lahat ng mga katawan ay gawa sa elementarya, ang singil ng kuryente ay isang likas na pag-aari ng bagay, tulad ng masa. Hindi ka maaaring magkaroon ng isang elektron na walang masa, at hindi rin walang bayad.
Ari-arian
Sa pagkakaalam natin ngayon, may dalawang uri ng singil sa kuryente: positibo at negatibo. Ang mga elektron ay may negatibong singil, habang ang mga proton ay may positibong singil.
Ang mga singil ng parehong pag-sign repel, habang ang mga kabaligtaran sa pag-sign ay nakakaakit. Ito ay may bisa para sa anumang uri ng elektrikal na singil, alinman sa oras o ipinamamahagi sa isang bagay ng nasusukat na sukat.
Bukod dito, natagpuan ng maingat na mga eksperimento na ang singil sa proton at elektron ay may eksaktong sukat.
Isa pang napakahalagang punto na dapat isaalang-alang ay ang pagsingil ng elektrikal ay sinusukat. Sa ngayon, walang nakahiwalay na singil sa kuryente ng isang lakas na mas mababa sa singil ng elektron na natagpuan. Lahat sila ay mga multiple nito.
Sa wakas, ang singil ng kuryente ay natipid. Sa madaling salita, ang singil ng kuryente ay hindi nilikha o nawasak, ngunit maaari itong ilipat mula sa isang bagay patungo sa isa pa. Sa ganitong paraan, kung ang sistema ay nakahiwalay, ang kabuuang pagkarga ay nananatiling pare-pareho.
Mga yunit ng singil ng kuryente
Ang yunit para sa singil ng kuryente sa International System of Units (SI) ay ang Coulomb, pinaikling may isang kapital C, bilang paggalang kay Charles A. Coulomb (1736-1806), na natuklasan ang batas na nagdala ng kanyang pangalan at inilarawan ang pakikipag-ugnay. sa pagitan ng dalawang puntos na singil. Pag-uusapan natin ito mamaya.
Ang electric singil ng elektron, na pinakamaliit na posible na maaaring ihiwalay sa kalikasan, ay may kalakhang:
Ang Coulomb ay medyo isang malaking yunit, kaya ang mga pagsusumite ay madalas na ginagamit:
At tulad ng nabanggit namin dati, ang tanda ng e - ay negatibo. Ang singil sa proton ay may eksaktong magkapareho, ngunit may positibong tanda.
Ang mga palatandaan ay isang bagay ng kombensyon, iyon ay, mayroong dalawang uri ng koryente at kinakailangan upang makilala ang mga ito, samakatuwid ang isa ay itinalaga ng isang mag-sign (-) at ang iba pang sign (+). Ginawa ni Benjamin Franklin ang pagtatalaga na ito, at binigkas din ang prinsipyo ng pag-iingat ng singil.
Sa panahon ni Franklin, ang panloob na istraktura ng atom ay hindi pa kilala, ngunit napansin ni Franklin na ang isang baras ng baso na sinalsal ng sutla ay naging kuryente, na tinatawag na positibo ang uri ng koryente.
Ang anumang bagay na naakit ng nasabing koryente ay may negatibong tanda. Matapos natuklasan ang elektron, napansin na ang mga sisingilin na baso ng baso ay nakakaakit sa kanila, at ito ay kung paano naging negatibo ang singil ng elektron.
Ang batas ni Coulomb para sa mga singil sa point
Sa pagtatapos ng ika-18 siglo, si Coulomb, isang inhinyero sa hukbo ng Pransya, ay gumugol ng mahabang panahon sa pag-aaral ng mga katangian ng mga materyales, mga puwersa na kumikilos sa mga beam, at lakas ng alitan.
Ngunit pinakamagandang naaalala niya para sa batas na nagdadala ng kanyang pangalan at naglalarawan sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang singil na singil sa kuryente.
Hayaan ang dalawang singil sa kuryente q 1 at q 2 . Natukoy ni Coulomb na ang puwersa sa pagitan nila, alinman sa pang-akit o pagtanggi, ay direktang proporsyonal sa produkto ng parehong mga singil, at sa likas na proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila.
Matematika:
Sa equation na ito, ang F ay kumakatawan sa magnitude ng lakas at r ang distansya sa pagitan ng mga singil. Ang pagkakapantay-pantay ay nangangailangan ng isang pare-pareho ng proporsyonal, na kung saan ay tinatawag na pare-pareho ng electrostatic at ipinapahiwatig bilang k e .
Kaya:
Bukod dito ay natagpuan ni Coulomb na ang puwersa ay nakadirekta sa linya na kumokonekta sa mga singil. Kaya, kung r ay ang yunit vector kasama sinabi line, Coulomb ng batas bilang isang vector ay:
Paglalapat ng batas ni Coulomb
Gumamit si Coulomb ng isang aparato na tinatawag na balanse ng pamamaluktot para sa kanyang mga eksperimento. Sa pamamagitan nito posible na maitaguyod ang halaga ng electrostatic na pare-pareho sa:
Susunod ay makikita namin ang isang application. Tatlong point naglo-load ay kinuha q A , q B q C na nasa posisyon na ipinapakita sa Figure 2. Kalkulahin ang net force on q B .
Larawan 2. Ang puwersa sa negatibong singil ay kinakalkula gamit ang batas ni Coulomb. Pinagmulan: F. Zapata.
Ang singil q A umaakit sa singil q B , dahil mayroon silang kabaligtaran na mga palatandaan. Ang parehong ay maaaring sinabi tungkol sa q C . Ang nakahiwalay na diagram ng katawan ay nasa figure 2 sa kanan, kung saan napansin na ang parehong mga puwersa ay nakadirekta kasama ang patayong axis o y axis, at may mga kabaligtaran na direksyon.
Ang lakas ng net sa singil q B ay:
F R = F AB + F CB (Prinsipyo ng superposisyon)
Nananatili lamang itong kapalit ng mga numerong halaga, pag-aalaga na isulat ang lahat ng mga yunit sa International System (SI).
F AB = 9.0 x 10 9 x 1 x 10 -9 x 2 x 10 -9 / (2 x 10 -2 ) 2 N (+ y) = 0.000045 (+ y) N
F CB = 9.0 x 10 9 x 2 x 10 -9 x 2 x 10 -9 / (1 x 10 -2 ) 2 N (- y ) = 0.00036 (- y ) N
F R = F AB + F CB = 0.000045 (+ y) + 0.00036 (- y ) N = 0.000315 (- y) N
Gravity at kuryente
Ang dalawang puwersa na ito ay may parehong anyo ng matematika. Siyempre, naiiba sila sa halaga ng patuloy na proporsyonalidad at sa gravity na ito ay gumagana sa masa, habang ang kuryente ay gumagana sa singil.
Ngunit ang mahalagang bagay ay ang parehong depende sa kabaligtaran ng parisukat ng distansya.
Mayroong isang natatanging uri ng masa at ito ay itinuturing na positibo, kaya ang puwersa ng gravitational ay palaging kaakit-akit, habang ang mga singil ay maaaring maging positibo o negatibo. Para sa kadahilanang ito, ang mga de-koryenteng puwersa ay maaaring maging kaakit-akit o mapupuksa, depende sa kaso.
At mayroon kaming detalyeng ito na nagmula sa itaas: lahat ng mga bagay sa libreng taglagas ay may parehong pagbilis, hangga't malapit ang mga ito sa ibabaw ng Lupa.
Ngunit kung naglalabas kami ng isang proton at isang elektron na malapit sa isang sisingilin na eroplano, halimbawa, ang elektron ay magkakaroon ng mas malaking pabilisin kaysa sa proton. Bukod dito, ang mga pagbilis ay magkakaroon ng kabaligtaran ng mga direksyon.
Sa wakas, ang singil ng kuryente ay sinusukat, tulad ng sinabi. Nangangahulugan ito na makakahanap tayo ng mga singil na 2.3 o 4 na beses na ng elektron -or na ng proton-, ngunit hindi kailanman 1.5 beses ang singil na ito. Ang masa, sa kabilang banda, ay hindi multiple ng ilang solong masa.
Sa mundo ng mga subatomic na particle, ang lakas ng elektrikal ay lumampas sa gravitational one sa magnitude. Gayunpaman, sa mga kaliskis ng macroscopic, ang puwersa ng grabidad ay ang pangunahing nauna. Saan? Sa antas ng mga planeta, solar system, kalawakan at marami pa.
Mga Sanggunian
- Figueroa, D. (2005). Serye: Physics para sa Science at Engineering. Dami 5. Elektrostiko. Na-edit ni Douglas Figueroa (USB).
- Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. Ika-6. Ed Prentice Hall.
- Kirkpatrick, L. 2007. Physics: Isang Tumingin sa Mundo. Ika-6 na minutong edisyon. Pag-aaral ng Cengage.
- Knight, R. 2017. Physics para sa Siyentipiko at Teknolohiya: isang Diskarte sa Diskarte. Pearson.
- Mga Luha, Zemansky. 2016. Unibersidad sa Unibersidad na may Makabagong Pisika. Ika-14. Ed. V 2.