የኩሎምብ ህግ በሁለት ነጥብ ክሶች መካከል ያለው መስተጋብር ኃይል ነው። የክሱ ምልክቶች የተለያዩ ከሆኑ እና የክሱ ምልክቶች ተመሳሳይ ከሆኑ የኩሎምብ ሃይል ማራኪ ሃይል ነው።

ልክ በኒውቶኒያ ሜካኒክስ ውስጥ የአንድ አካል የስበት ክብደት ጽንሰ-ሀሳብ፣ በኤሌክትሮዳይናሚክስ ውስጥ ያለው የኃይል ክፍያ ጽንሰ-ሀሳብ ዋና ፣ መሰረታዊ ጽንሰ-ሀሳብ ነው።

የኤሌክትሪክ ክፍያ ወደ ኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይል መስተጋብር ለመግባት የንጥሎች ወይም አካላት ንብረት የሚለይ አካላዊ መጠን ነው።

የኤሌክትሪክ ክፍያ ብዙውን ጊዜ በደብዳቤዎች ይወከላል ቅወይም ጥ.

የሁሉም የታወቁ የሙከራ እውነታዎች ድምር የሚከተሉትን ድምዳሜዎች እንድናገኝ ያስችለናል።

ሁለት አይነት የኤሌክትሪክ ክፍያዎች አሉ, በተለምዶ አወንታዊ እና አሉታዊ ይባላሉ.

ክፍያዎች (ለምሳሌ በቀጥታ ግንኙነት) ከአንድ አካል ወደ ሌላ ሊተላለፉ ይችላሉ። ከሰውነት ስብስብ በተለየ የኤሌክትሪክ ክፍያ የአንድ አካል ዋነኛ ባህሪ አይደለም. በተለያዩ ሁኔታዎች ውስጥ ያለው ተመሳሳይ አካል የተለየ ክፍያ ሊኖረው ይችላል.

ልክ እንደ ክፍያዎች፣ ከክፍያዎች በተለየ መልኩ። ይህ ደግሞ በኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይሎች እና በስበት ኃይል መካከል ያለውን መሠረታዊ ልዩነት ያሳያል። የስበት ኃይል ሁል ጊዜ ማራኪ ኃይሎች ናቸው።

ከተፈጥሮ መሠረታዊ ሕጎች አንዱ በሙከራ የተቋቋመ ነው። የኤሌክትሪክ ክፍያ ጥበቃ ህግ .

በገለልተኛ ስርዓት ውስጥ የሁሉም አካላት ክፍያዎች አልጀብራ ድምር ቋሚ ሆኖ ይቆያል።

ቅ 1 + ቅ 2 + ቅ 3 + ... +ቅn= const.

የኤሌክትሪክ ክፍያን የመጠበቅ ህግ እንደሚለው በተዘጋ የአካል ክፍሎች ሂደቶች ውስጥ የአንድ ምልክት ብቻ ክሶች መፈጠር ወይም መጥፋት ሊታዩ አይችሉም.

ከዘመናዊ እይታ አንጻር ክፍያ ተሸካሚዎች የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ናቸው. ሁሉም ተራ አካላት አተሞችን ያቀፈ ሲሆን እነሱም በአዎንታዊ የተሞሉ ፕሮቶኖች ፣ አሉታዊ ኃይል ያላቸው ኤሌክትሮኖች እና ገለልተኛ ቅንጣቶች - ኒውትሮን ያካትታሉ። ፕሮቶን እና ኒውትሮን የአቶሚክ ኒውክሊየስ አካል ናቸው፣ ኤሌክትሮኖች የአተሞች ኤሌክትሮን ቅርፊት ይመሰርታሉ። የፕሮቶን እና የኤሌክትሮን የኤሌክትሪክ ክፍያዎች በመጠን እና ከአንደኛ ደረጃ ክፍያ ጋር እኩል ናቸው ሠ.

በገለልተኛ አቶም ውስጥ በኒውክሊየስ ውስጥ ያሉት የፕሮቶኖች ብዛት ከቅርፊቱ ኤሌክትሮኖች ጋር እኩል ነው. ይህ ቁጥር ይባላል የአቶሚክ ቁጥር . የአንድ የተወሰነ ንጥረ ነገር አቶም አንድ ወይም ብዙ ኤሌክትሮኖችን ሊያጣ ወይም ተጨማሪ ኤሌክትሮን ሊያገኝ ይችላል። በእነዚህ አጋጣሚዎች, ገለልተኛ አቶም ወደ አዎንታዊ ወይም አሉታዊ ክስ ion ይቀየራል.

ክፍያ ከአንድ አካል ወደ ሌላ ሊተላለፍ የሚችለው የአንደኛ ደረጃ ክፍያዎች ኢንቲጀር ቁጥር ባላቸው ክፍሎች ብቻ ነው። ስለዚህ የሰውነት ኤሌክትሪክ ክፍያ የተወሰነ መጠን ነው-

ልዩ የሆኑ ተከታታይ እሴቶችን ብቻ ሊወስዱ የሚችሉ አካላዊ መጠኖች ይባላሉ በቁጥር የተገመተ . የመጀመሪያ ደረጃ ክፍያ ሠየኤሌክትሪክ ክፍያ ኳንተም (ትንሹ ክፍል) ነው። በዘመናዊ ፊዚክስ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ውስጥ ኳርኮች የሚባሉት ሕልውና እንደሚገመቱ ልብ ሊባል የሚገባው - ክፍልፋይ ክፍያ ያላቸው ቅንጣቶች እና ሆኖም ግን ፣ quarks በነጻ ግዛት ውስጥ ገና አልታዩም ።

በጋራ የላብራቶሪ ሙከራዎች, ሀ ኤሌክትሮሜትር ( ወይም ኤሌክትሮስኮፕ) - የብረት ዘንግ ያለው መሳሪያ እና በአግድም ዘንግ ዙሪያ ሊሽከረከር የሚችል ጠቋሚ (ምስል 1.1.1). የቀስት ዘንግ ከብረት አካል ተለይቷል. የተሞላ አካል ከኤሌክትሮሜትር ዘንግ ጋር ሲገናኝ ተመሳሳይ ምልክት ያላቸው የኤሌክትሪክ ክፍያዎች በበትሩ እና በጠቋሚው ላይ ይሰራጫሉ። የኤሌክትሪክ መከላከያ ኃይሎች መርፌው በተወሰነ ማዕዘን በኩል እንዲሽከረከር ያደርጉታል, ይህም አንድ ሰው ወደ ኤሌክትሮሜትር ዘንግ የተላለፈውን ክፍያ ሊፈርድ ይችላል.

ኤሌክትሮሜትሩ በጣም ደረቅ መሳሪያ ነው; አንድ ሰው በክሶች መካከል ያለውን የግንኙነት ኃይሎች እንዲያጠና አይፈቅድም። የቋሚ ክፍያዎች መስተጋብር ህግ ለመጀመሪያ ጊዜ የተገኘው በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ቻርለስ ኩሎምብ እ.ኤ.አ. , ይህም በከፍተኛ ከፍተኛ ስሜታዊነት ተለይቷል. ለምሳሌ, ሚዛኑ ጨረሩ በ 10 -9 N ቅደም ተከተል ባለው ኃይል ተጽእኖ በ 1 ° ዞሯል.

የመለኪያዎቹ ሃሳብ የተመሰረተው በኮሎምብ ድንቅ ግምት ላይ የተመሰረተ የተከሰሰ ኳስ ከተመሳሳይ ያልተሞላ ኳስ ጋር ከተገናኘ የመጀመሪያው ክፍያ በመካከላቸው እኩል ይከፈላል. ስለዚህ የኳሱን ክፍያ በሁለት ፣ ሶስት ፣ ወዘተ የሚቀይርበት መንገድ ተጠቁሟል። በCoulomb ሙከራዎች ውስጥ በኳሶች መካከል ያለው መስተጋብር መጠናቸው በመካከላቸው ካለው ርቀት በጣም ያነሰ ነበር። እንደነዚህ ያሉ የተከሰሱ አካላት ብዙውን ጊዜ ይባላሉ የነጥብ ክፍያዎች.

የነጥብ ክፍያ የተሞላ አካል ተብሎ የሚጠራው, በዚህ ችግር ሁኔታዎች ውስጥ መጠኖቹ ችላ ሊባሉ ይችላሉ.

በብዙ ሙከራዎች ላይ በመመስረት, Coulomb የሚከተለውን ህግ አቋቋመ:

በቋሚ ክፍያዎች መካከል ያሉ የግንኙነቶች ኃይሎች ከክፍያ ሞዱሊው ምርት ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ የተመጣጠነ ነው።

የግንኙነቶች ኃይሎች የኒውተንን ሶስተኛ ህግ ያከብራሉ፡-

ተመሳሳይ የክሶች ምልክቶች እና የተለያየ ምልክት ያላቸው ማራኪ ኃይሎች ያላቸው አስጸያፊ ኃይሎች ናቸው (ምሥል 1.1.3). የማይንቀሳቀሱ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መስተጋብር ይባላል ኤሌክትሮስታቲክ ወይም ኩሎምብ መስተጋብር. የኩሎምብ መስተጋብርን የሚያጠና የኤሌክትሮዳይናሚክስ ቅርንጫፍ ይባላል ኤሌክትሮስታቲክስ .

የኩሎምብ ህግ ነጥብ ለተከሰሱ አካላት የሚሰራ ነው። በተግባራዊ ሁኔታ, የተከሰሱ አካላት መጠኖች በመካከላቸው ካለው ርቀት በጣም ትንሽ ከሆኑ የኩሎምብ ህግ በደንብ ረክቷል.

የተመጣጠነ ሁኔታ ክበ Coulomb ሕግ በክፍል ስርዓቶች ምርጫ ላይ የተመሰረተ ነው. በአለምአቀፍ SI ስርዓት ውስጥ, የኃላፊነት ክፍሉ ይወሰዳል pendant(Cl)

ተንጠልጣይ በ 1 ሰከንድ ውስጥ በአንድ የኦርኬስትራ መስቀለኛ ክፍል ውስጥ የሚያልፍ ቻርጅ ነው በ 1 ሀ ጥንካሬ የአሁኑ አሃድ (Ampere) በ SI ውስጥ ከርዝመት ፣ ከግዜ እና ከጅምላ አሃዶች ጋር ነው። መሰረታዊ የመለኪያ አሃድ.

Coefficient ክበ SI ስርዓት ውስጥ ብዙውን ጊዜ እንደሚከተለው ይፃፋል-

የት - የኤሌክትሪክ ቋሚ .

በ SI ስርዓት, የአንደኛ ደረጃ ክፍያ ሠእኩል ይሆናል:

ልምምድ እንደሚያሳየው የኩሎምብ መስተጋብር ሃይሎች የሱፐርላይዜሽን መርህን ታዘዋል፡-

አንድ የተከሰሰ አካል ከበርካታ ክሱ አካላት ጋር በአንድ ጊዜ የሚገናኝ ከሆነ፣ በአንድ አካል ላይ የሚሠራው የውጤት ኃይል ከሌሎች ሁሉም የተከሰሱ አካላት በዚህ አካል ላይ ከሚሰሩት ኃይሎች የቬክተር ድምር ጋር እኩል ነው።

ሩዝ. 1.1.4 የሶስት ቻርጅ አካላት ኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ምሳሌን በመጠቀም የሱፐር አቀማመጥን መርህ ያብራራል.

የሱፐርላይዜሽን መርህ መሰረታዊ የተፈጥሮ ህግ ነው. ይሁን እንጂ አጠቃቀሙ ስለ ውሱን መጠን ያላቸው የተሞሉ አካላት መስተጋብር ስንነጋገር (ለምሳሌ ሁለት የተጫኑ ኳሶች 1 እና 2 መምራት) የተወሰነ ጥንቃቄን ይፈልጋል። ሶስተኛው የተሞላ ኳስ ወደ ሁለት የተሞሉ ኳሶች ስርዓት ከመጣ በ1 እና 2 መካከል ያለው መስተጋብር በምክንያት ይቀየራል። ክፍያ እንደገና ማከፋፈል.

የሱፐርላይዜሽን መርህ መቼ እንደሆነ ይናገራል የተሰጠ (ቋሚ) ክፍያ ስርጭትበሁሉም አካላት ላይ በማንኛውም ሁለት አካላት መካከል ያለው የኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ኃይሎች በሌሎች የተከሰሱ አካላት መኖር ላይ የተመካ አይደለም።

በዲ ጂያንኮሊ ቁሳቁሶች ላይ የተመሠረቱ ህትመቶች. "ፊዚክስ በሁለት ጥራዞች" 1984 ቅጽ 2.

በኤሌክትሪክ ክፍያዎች መካከል ኃይል አለ. በክሶቹ መጠን እና በሌሎች ሁኔታዎች ላይ እንዴት ይወሰናል?
ይህ ጥያቄ በ1780ዎቹ በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ቻርለስ ኩሎምብ (1736-1806) ተዳሷል። የቶርሽን ሚዛኖችን የተጠቀመው በካቨንዲሽ ከሚጠቀሙት ጋር በጣም ተመሳሳይ ነው የስበት ቋሚውን ለመወሰን።
በክር ላይ በተሰቀለው ዘንግ ጫፍ ላይ ኳስ ላይ ክፍያ ከተተገበረ, በትሩ በትንሹ ተዘዋውሯል, ክሩ ይጣመማል, እና የክርው የማዞሪያው አንግል በክሶቹ መካከል ከሚሰራው ኃይል ጋር ተመጣጣኝ ይሆናል (torsion balance). ). ይህንን መሳሪያ በመጠቀም Coulomb የኃይል ጥገኛን በክፍያዎች መጠን እና በመካከላቸው ያለውን ርቀት ወስኗል።

በዛን ጊዜ, የክፍያውን መጠን በትክክል የሚወስኑ መሳሪያዎች አልነበሩም, ነገር ግን ኩሎም ትንንሽ ኳሶችን በሚታወቅ የኃይል መሙያ መጠን ማዘጋጀት ችሏል. የተከሰሰ ኳስ ከተመሳሳዩ ያልተሞላ ኳስ ጋር ከተገናኘ ፣በሲሜትሪ ምክንያት በመጀመሪያው ኳስ ላይ ያለው ክፍያ በሁለቱ ኳሶች መካከል እኩል ይሰራጫል ብሏል።
ይህም የ1/2፣ 1/4፣ ወዘተ ክስ እንዲቀበል አስችሎታል። ከመጀመሪያው.
ክሱ ከመፈጠሩ ጋር ተያይዞ አንዳንድ ችግሮች ቢያጋጥሙትም፣ ኮሎምብ አንድ የተከሰሰ አካል በሌላ ትንሽ ክስ በተሞላ አካል ላይ የሚሠራበት ኃይል ከእያንዳንዳቸው የኤሌክትሪክ ኃይል ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን መሆኑን ማረጋገጥ ችሏል።
በሌላ አነጋገር ከእነዚህ አካላት ውስጥ የአንዳቸውም ክፍያ እጥፍ ከሆነ ኃይሉ በእጥፍ ይጨምራል; የሁለቱም አካላት ክሶች በአንድ ጊዜ በእጥፍ ቢጨመሩ ኃይሉ በአራት እጥፍ ይበልጣል. በአካላት መካከል ያለው ርቀት የማያቋርጥ ከሆነ ይህ እውነት ነው.
በአካላት መካከል ያለውን ርቀት በመቀየር ኩሎምብ በመካከላቸው የሚሠራው ኃይል ከርቀት ካሬው ጋር የተገላቢጦሽ መሆኑን አወቀ፡ ርቀቱ፣ በላቸው፣ በእጥፍ ቢጨምር፣ ኃይሉ በአራት እጥፍ ያነሰ ይሆናል።

ስለዚህ ኮሎምብ ሲደመድም አንድ ትንሽ የተሞላ አካል (በሀሳብ ደረጃ የነጥብ ክፍያ ማለትም አካል ልክ እንደ ቁሳዊ ነጥብ የቦታ ስፋት የሌለው) በሌላ በተሞላ አካል ላይ የሚሠራበት ኃይል ከክሳቸው ውጤት ጋር ተመጣጣኝ ነው። ጥ 1 እና ጥ 2 እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተቃራኒው ተመጣጣኝ ነው፡

እዚህ ክ- የተመጣጠነ ቅንጅት.
ይህ ግንኙነት የኮሎምብ ህግ በመባል ይታወቃል; ትክክለኛነቱ የተረጋገጠው በጥንቃቄ በተደረጉ ሙከራዎች፣ ከኮሎምብ ኦሪጅናል የበለጠ ትክክለኛ፣ ሙከራዎችን እንደገና ለማባዛት አስቸጋሪ ነው። ገላጭ 2 በአሁኑ ጊዜ ከ 10 -16 ትክክለኛነት ጋር ተመስርቷል, ማለትም. ከ 2 ± 2 × 10 -16 ጋር እኩል ነው.

አሁን ከአዲስ መጠን - የኤሌክትሪክ ክፍያ ጋር እየተገናኘን ስለሆነ, በቀመር ውስጥ ያለው ቋሚ k ከአንድ ጋር እኩል እንዲሆን የመለኪያ አሃድ መምረጥ እንችላለን. በእርግጥም, እንዲህ ዓይነቱ የአሃዶች ስርዓት እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ በፊዚክስ ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል.

እየተነጋገርን ያለነው ስለ CGS ስርዓት (ሴንቲሜትር-ግራም-ሰከንድ) ነው, እሱም የኤሌክትሮስታቲክ ክፍያ አሃድ SGSE ይጠቀማል. በትርጓሜው ፣ እያንዳንዳቸው በ 1 SGSE ክፍያ ፣ በ 1 ሴ.ሜ ርቀት ላይ የሚገኙ ሁለት ትናንሽ አካላት ከ 1 dyne ኃይል ጋር ይገናኛሉ።

አሁን ግን ክፍያው ብዙ ጊዜ የሚገለጸው በSI ሲስተም ውስጥ ሲሆን አሃዱ ኮሎምብ (ሲ) ነው።
የኩሎምብ ትክክለኛ ፍቺ ከኤሌክትሪክ ጅረት እና መግነጢሳዊ መስክ አንፃር በኋላ እንሰጣለን።
በ SI ስርዓት ውስጥ ቋሚ ክመጠኑ አለው። ክ= 8.988×10 9 Nm 2 / Cl 2.

በኤሌክትሪፊኬሽን ጊዜ የሚነሱት ክፍያዎች ተራ በሆኑ ነገሮች (ማበጠሪያዎች፣ የፕላስቲክ ገዥዎች፣ ወዘተ) በመጠን በማይክሮኮሎምብ ወይም ከዚያ በታች (1 µC = 10 -6 C) ናቸው።
የኤሌክትሮን ክፍያ (አሉታዊ) በግምት 1.602×10 -19 ሴ ነው። ይህ በጣም ትንሹ የሚታወቅ ክፍያ ነው; መሠረታዊ ትርጉም አለው እና በምልክቱ ይወከላል ሠ, ብዙውን ጊዜ የአንደኛ ደረጃ ክፍያ ይባላል.
ሠ= (1.6021892 ± 0.0000046)×10 -19 ሴ፣ ወይም ሠ≈ 1.602×10 -19 ክ.

አንድ አካል የኤሌክትሮን ክፍልፋይ ማግኘት ወይም ማጣት ስለማይችል፣ የሰውነት አጠቃላይ ክፍያ የአንደኛ ደረጃ ቻርጅ ኢንቲጀር ብዜት መሆን አለበት። ክፍያው በቁጥር የተደገፈ ነው ይላሉ (ይህም የተለየ ዋጋ ብቻ ሊወስድ ይችላል)። ይሁን እንጂ ከኤሌክትሮን ክፍያ ጀምሮ ሠበጣም ትንሽ ነው፣ አብዛኛውን ጊዜ የማክሮስኮፒክ ክፍያዎችን ልዩነት አናስተውልም (የ1 µC ክፍያ በግምት 10 13 ኤሌክትሮኖች ጋር ይዛመዳል) እና ክፍያው ቀጣይ እንደሆነ እንቆጥረዋለን።

የኩሎምብ ቀመር አንድ ክስ በሌላው ላይ የሚሠራበትን ኃይል ያሳያል። ይህ ኃይል ክፍያዎችን በሚያገናኘው መስመር ላይ ይመራል. የክሱ ምልክቶች ተመሳሳይ ከሆኑ በክሱ ላይ የሚሰሩ ኃይሎች በተቃራኒ አቅጣጫዎች ይመራሉ. የክሱ ምልክቶች ከተለያዩ በክሱ ላይ የሚንቀሳቀሱ ኃይሎች እርስበርስ ይመራሉ.
በኒውተን ሶስተኛ ህግ መሰረት አንዱ ክስ በሌላው ላይ የሚፈጽምበት ሃይል በመጠን እና ተቃራኒው ሁለተኛው ክስ በመጀመሪያው ላይ ከሚሰራበት ሃይል ጋር እኩል መሆኑን ልብ ይበሉ።
የኩሎምብ ህግ ከኒውተን የአለም አቀፍ የስበት ህግ ጋር በሚመሳሰል መልኩ በቬክተር መልክ ሊፃፍ ይችላል።

የት ኤፍ 12 - በክሱ ላይ የሚሠራ የኃይል ቬክተር ጥ 1 ክፍያ ጎን ጥ 2,
- በክፍያዎች መካከል ያለው ርቀት;
- ዩኒት ቬክተር ከ ተመርቷል ጥ 2 ኪ ጥ 1.
ይህ ቀመር ያላቸውን ልኬቶች ይልቅ ጉልህ የሚበልጥ መካከል ያለውን ርቀት ብቻ አካላት ላይ ተፈጻሚ እንደሆነ መታወስ አለበት. በሐሳብ ደረጃ፣ እነዚህ የነጥብ ክፍያዎች ናቸው። ውሱን መጠን ላላቸው አካላት, ርቀቱን እንዴት ማስላት እንደሚቻል ሁልጊዜ ግልጽ አይደለም አርበመካከላቸው, በተለይም የክፍያ ማከፋፈያው አንድ ወጥ ያልሆነ ሊሆን ስለሚችል. ሁለቱም አካላት አንድ ወጥ የሆነ የክፍያ ስርጭት ያላቸው ሉል ከሆኑ፣ እንግዲህ አርበሉሎች ማዕከሎች መካከል ያለው ርቀት ማለት ነው. በተጨማሪም ቀመሩ በአንድ ክፍያ ላይ የሚሠራውን ኃይል የሚወስነው ከአንድ ክፍያ መሆኑን መረዳት አስፈላጊ ነው. ስርዓቱ ብዙ (ወይም ብዙ) የተከሰሱ አካላትን ያካተተ ከሆነ፣ በተሰጠው ክስ ላይ የሚሠራው የውጤት ኃይል በቀሪዎቹ ክሶች ላይ የሚሠሩ ኃይሎች ውጤት (የቬክተር ድምር) ይሆናል። በCoulomb Law ቀመር ውስጥ ያለው ቋሚ k ብዙውን ጊዜ የሚገለጸው ከሌላ ቋሚ አንፃር ነው። ε 0 , የሚዛመደው የኤሌክትሪክ ቋሚ ተብሎ የሚጠራው ክጥምርታ k = 1/(4πε 0). ይህንን ከግምት ውስጥ በማስገባት የኮሎምብ ህግ በሚከተለው መልኩ እንደገና ሊፃፍ ይችላል፡-

የት ዛሬ ከፍተኛ ትክክለኛነት ጋር

ወይም የተጠጋጋ

አብዛኛዎቹ ሌሎች የኤሌክትሮማግኔቲክ ቲዎሪ እኩልታዎችን መፃፍ ቀላል የሚሆነው በመጠቀም ነው። ε 0 , ምክንያቱም 4πየመጨረሻው ውጤት ብዙ ጊዜ ይቀንሳል. ስለዚህ፡ በአጠቃላይ የኮሎምብ ህግን እንጠቀማለን፡-

የኩሎምብ ህግ በእረፍት ጊዜ በሁለት ክሶች መካከል ያለውን ኃይል ይገልጻል። ክፍያዎች በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ, በመካከላቸው ተጨማሪ ኃይሎች ይፈጠራሉ, በሚቀጥሉት ምዕራፎች ውስጥ እንነጋገራለን. እዚህ በእረፍት ጊዜ ክፍያዎች ብቻ ይቆጠራሉ; ይህ የኤሌክትሪክ ጥናት ክፍል ይባላል ኤሌክትሮስታቲክስ.

ይቀጥላል. ስለሚከተለው ህትመት በአጭሩ፡-

ኤሌክትሪክ ከኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ከሁለቱ አካላት አንዱ ሲሆን ይህም በኤሌክትሪክ ቻርጅ ባላቸው አካላት ወይም ቅንጣቶች ዙሪያ የሚገኝ ወይም መግነጢሳዊ ፊልዱ ሲቀየር የሚፈጠር የቬክተር መስክ ነው።

አስተያየቶች እና ጥቆማዎች ተቀባይነት አላቸው እና እንኳን ደህና መጡ!

የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መስተጋብር መሰረታዊ ህግ በቻርለስ ኩሎምብ በ1785 በሙከራ ተገኝቷል። Coulomb ያንን አገኘ በሁለት ትናንሽ ቻርጅ የብረት ኳሶች መካከል ያለው የግንኙነቱ ኃይል ከርቀት ካሬው ጋር የተገላቢጦሽ ነው። በመካከላቸው እና እንደ ክሶቹ መጠን ይወሰናል እና :

,

የት -የተመጣጠነ ሁኔታ
.

ክስ ላይ የሚሰሩ ኃይሎች፣ ናቸው። ማዕከላዊ , ማለትም ክፍያዎችን በማገናኘት ቀጥታ መስመር ላይ ይመራሉ.

የኮሎምብ ህግሊጻፍ ይችላል በቬክተር መልክ:
,

የት -ክፍያ ጎን ,

- ክፍያውን በማገናኘት ራዲየስ ቬክተር ከክፍያ ጋር ;

- ራዲየስ ቬክተር ሞጁል.

በክሱ ላይ እርምጃ ለመውሰድ አስገድድ ከውጪ እኩል ይሆናል
,
.

የ Coulomb ሕግ በዚህ ቅጽ

ፍትሃዊ የነጥብ ኤሌክትሪክ ክፍያዎች መስተጋብር ብቻ፣ ማለትም ፣ በመካከላቸው ካለው ርቀት ጋር ሲነፃፀር የመስመራዊ ልኬታቸው ችላ ሊባሉ የሚችሉ እንደዚህ ያሉ የተሞሉ አካላት።

የግንኙነቱን ጥንካሬ ይገልጻልበቋሚ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መካከል ማለትም ይህ ኤሌክትሮስታቲክ ህግ ነው.

የኩሎምብ ህግ መመስረት:

በሁለት ነጥብ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መካከል ያለው የኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ኃይል በቀጥታ ከክፍያዎቹ መጠን ጋር ተመጣጣኝ እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ ነው..

የተመጣጠነ ሁኔታ በ Coulomb ህግ የሚወሰን ነው።

ከአካባቢው ባህሪያት

በቀመር ውስጥ የተካተቱትን የመጠን መለኪያ አሃዶች ምርጫ.

ለዛ ነው በግንኙነቱ ሊወከል ይችላል
,

የት -የመለኪያ አሃዶች ሥርዓት ምርጫ ላይ ብቻ የተመካ Coefficient;

- የመካከለኛውን ኤሌክትሪክ ባህሪ የሚያመለክት ልኬት የሌለው መጠን ይባላል የመካከለኛው አንጻራዊ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ . በመለኪያ አሃዶች ስርዓት ምርጫ ላይ የተመካ አይደለም እና በቫኩም ውስጥ ካለው ጋር እኩል ነው.

ከዚያ የኮሎምብ ህግ የሚከተለውን ቅጽ ይወስዳል፡-
,

ለቫኩም
,

ከዚያም
-የመካከለኛው አንጻራዊ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ በአንድ መካከለኛ ክፍል ውስጥ ምን ያህል ጊዜ በሁለት ነጥብ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መካከል ያለው የግንኙነት ኃይል ያሳያል እና , እርስ በእርሳቸው ርቀት ላይ ይገኛሉ , ከቫኩም ያነሰ.

በ SI ስርዓት ውስጥቅንጅት
, እና

የኩሎምብ ህግ ቅጹ አለው።:
.

ይህ ምክንያታዊነት ያለው የሕግ ምልክት Kመያዝ.

- የኤሌክትሪክ ቋሚ;
.

በ SGSE ስርዓት ውስጥ
,
.

በቬክተር መልክ፣ የኩሎምብ ህግቅጹን ይወስዳል

የት -በክሱ ላይ የሚሰራ የሃይል ቬክተር ክፍያ ጎን ,

- ክፍያውን በማገናኘት ራዲየስ ቬክተር ከክፍያ ጋር

አር- ራዲየስ ቬክተር ሞዱለስ .

ማንኛውም የተከሰሰ አካል ብዙ የነጥብ ኤሌክትሪክ ክፍያዎችን ያቀፈ ነው፣ስለዚህ አንድ የተከሰሰ አካል በሌላው ላይ የሚሠራበት የኤሌክትሮስታቲክ ሃይል በሁለተኛው አካል በእያንዳንዱ የነጥብ ቻርጅ ላይ ከተተገበሩ ኃይሎች የቬክተር ድምር ጋር እኩል ነው።

1.3. የኤሌክትሪክ መስክ. ውጥረት.

ክፍተት፣የኤሌክትሪክ ክፍያው የሚገኝበት የተወሰነ ነው አካላዊ ባህሪያት.

ለማንኛዉምሌላ ወደዚህ ቦታ የገባው ክፍያ የሚከናወነው በኤሌክትሮስታቲክ ኩሎምብ ኃይሎች ነው።

አንድ ሃይል በህዋ ላይ በሁሉም ቦታ የሚሰራ ከሆነ በዚያ ቦታ ላይ የሃይል ቦታ አለ ይባላል።

ሜዳው ከቁስ አካል ጋር የቁስ አካል ነው።

መስኩ ቋሚ ከሆነ, ማለትም በጊዜ ሂደት የማይለዋወጥ እና በቋሚ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች የተፈጠረ ከሆነ, እንዲህ ዓይነቱ መስክ ኤሌክትሮስታቲክ ተብሎ ይጠራል.

ኤሌክትሮስታቲክስ ኤሌክትሮስታቲክ መስኮችን እና የቋሚ ክፍያዎች መስተጋብርን ብቻ ያጠናል.

የኤሌክትሪክ መስክን ለመለየት, የኃይለኛነት ጽንሰ-ሐሳብ ቀርቧል . ውጥረትyu በእያንዳንዱ የኤሌክትሪክ መስክ ነጥብ ቬክተር ይባላል , በቁጥር ይህ መስክ በአንድ ነጥብ ላይ በተቀመጠው የሙከራ አወንታዊ ክፍያ እና የዚህ ክፍያ መጠን እና ወደ ሃይሉ አቅጣጫ ከሚመራው ኃይል ሬሾ ጋር እኩል ነው።

የሙከራ ክፍያበሜዳው ውስጥ የገባው የነጥብ ቻርጅ ተደርጎ የሚወሰድ ሲሆን ብዙ ጊዜ የሙከራ ክፍያ ይባላል።

- በሜዳው መፈጠር ውስጥ አይሳተፍም, በእሱ እርዳታ የሚለካው.

ይህ ክፍያ እንደሆነ ይታሰባል። የሚጠናውን መስክ አያዛባም ፣ ማለትም ፣ በቂ ትንሽ ነው እና መስኩን የሚፈጥሩ ክፍያዎችን እንደገና ማሰራጨት አያስከትልም።

በሙከራ ነጥብ ክፍያ ላይ ከሆነ ሜዳው በኃይል ይሠራል , ከዚያም ውጥረቱ
.

የውጥረት ክፍሎች;

SI፡

SSSE፡

በ SI ስርዓት ውስጥ አገላለጽ ለ ነጥብ ክፍያ መስኮች:

.

በቬክተር መልክ፡-

እዚህ - ራዲየስ ቬክተር ከክፍያው የተወሰደ ቅ, በተሰጠው ነጥብ ላይ መስክ መፍጠር.

ቲ
በዚህ መንገድ የአንድ ነጥብ ክፍያ የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ቬክተሮችቅ በሁሉም የሜዳው ቦታዎች በራዲነት ይመራሉ(ምስል 1.3)

- ከክፍያው, አዎንታዊ ከሆነ, "ምንጭ"

- እና አሉታዊ ከሆነ ወደ ክፍያው"ማፍሰስ"

ለሥዕላዊ ትርጓሜየኤሌክትሪክ መስክ አስተዋውቋል የኃይል መስመር ጽንሰ-ሐሳብ ወይምየጭንቀት መስመሮች . ይህ

ኩርባ , በእያንዳንዱ ነጥብ ላይ ያለው ታንጀንት ከውጥረት ቬክተር ጋር የሚገጣጠም.

የቮልቴጅ መስመር በአዎንታዊ ክፍያ ይጀምራል እና በአሉታዊ ክፍያ ያበቃል.

በእያንዳንዱ የሜዳው ነጥብ የውጥረት ቬክተር አንድ አቅጣጫ ብቻ ስለሚኖረው የውጥረት መስመሮቹ አይገናኙም።

የኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ኃይሎች በኤሌክትሪካዊ አካላት ቅርፅ እና መጠን ላይ እንዲሁም በእነዚህ አካላት ላይ ባለው የኃይል ማከፋፈያ ባህሪ ላይ ይወሰናሉ. በአንዳንድ ሁኔታዎች፣ የተከሰሱ አካላትን ቅርፅ እና መጠን ቸል ልንል እና እያንዳንዱ ክፍያ በአንድ ነጥብ ላይ ያተኮረ እንደሆነ መገመት እንችላለን። የነጥብ ክፍያይህ ቻርጅ የተደረገበት የሰውነት መጠን በተሞሉ አካላት መካከል ካለው ርቀት በጣም ያነሰ በሚሆንበት ጊዜ የኤሌክትሪክ ክፍያ ነው። በግምት የነጥብ ክፍያዎች በሙከራ ሊገኙ የሚችሉት በመሙላት፣ ለምሳሌ ትንሽ ኳሶች።

በእረፍት ጊዜ የሁለት ነጥብ ክፍያዎች መስተጋብር የኤሌክትሮስታቲክስ መሰረታዊ ህግን ይወስናል - የኮሎምብ ህግ. ይህ ህግ በ1785 በፈረንሣይ የፊዚክስ ሊቅ በሙከራ ተመሠረተ ቻርለስ አውጉስቲን Pendant(1736 - 1806) የኩሎምብ ህግ አወጣጥ የሚከተለው ነው፡-

የመስተጋብር ኃይልበቫኩም ውስጥ ባለ ሁለት ነጥብ የማይንቀሳቀስ ኃይል ያላቸው አካላት በቀጥታ ከቻርጅ ሞጁሎች ምርት ጋር እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ የሚመጣጠን ነው።

ይህ መስተጋብር ኃይል ይባላል የኮሎምብ ኃይል, እና የኮሎምብ ህግ ቀመርየሚከተለው ይሆናል፡-

F = k (|q 1 | |q 2 |) / ር 2

የት |q1|፣ |q2| - የኃይል መሙያ ሞጁሎች ፣ r - በክፍያዎች መካከል ያሉ ርቀቶች ፣ k - የተመጣጠነ ቅንጅት።

በSI ውስጥ ያለው የቁጥር መጠን k ብዙውን ጊዜ የሚፃፈው በሚከተለው ቅጽ ነው፡-

K = 1 / (4πε 0 ε)

ε 0 = 8.85 * 10 -12 C / N * m 2 የኤሌክትሪክ ቋሚ ነው, ε የመካከለኛው ዳይኤሌክትሪክ ቋሚ ነው.

ለቫኩም ε = 1፣ k = 9 * 10 9 N*m/Cl 2።

በቫኩም ውስጥ በማይቆሙ የነጥብ ክፍያዎች መካከል ያለው መስተጋብር ኃይል፡-

ረ = · [(|q 1 | · |q 2 |) / ር 2]

ሁለት የነጥብ ክፍያዎች በዲኤሌክትሪክ ውስጥ ከተቀመጡ እና ከእነዚህ ክፍያዎች እስከ ዲኤሌክትሪክ ድንበሮች ያለው ርቀት በክሶቹ መካከል ካለው ርቀት በእጅጉ የሚበልጥ ከሆነ በመካከላቸው ያለው የግንኙነት ኃይል እኩል ነው-

ረ = · [(|q 1 | · |q 2 |) / ር 2] = k · (1 /π) · [(|q 1 | · |q 2 |) / r 2]

የመካከለኛው ዳይኤሌክትሪክ ቋሚምንጊዜም ከአንድነት ይበልጣል (π > 1) ስለዚህ ክፍያዎች በዲኤሌክትሪክ ውስጥ የሚገናኙበት ኃይል በቫኩም ውስጥ በተመሳሳይ ርቀት ላይ ከሚያደርጉት የመስተጋብር ኃይል ያነሰ ነው።

በሁለት ቋሚ ነጥብ በተሞሉ አካላት መካከል ያሉ የግንኙነቶች ኃይሎች የሚመሩት እነዚህን አካላት በሚያገናኘው ቀጥተኛ መስመር ነው (ምስል 1.8)።

ሩዝ. 1.8. በሁለት ቋሚ ነጥብ በተሞሉ አካላት መካከል የግንኙነት ኃይሎች።

የኮሎምብ ኃይሎች፣ ልክ እንደ የስበት ሃይሎች፣ የኒውተንን ሶስተኛ ህግ ይታዘዛሉ፡-

ኤፍ 1.2 = -ኤፍ 2.1

የኩሎምብ ኃይል ማዕከላዊ ኃይል ነው። ተሞክሮ እንደሚያሳየው፣ ልክ እንደ የተከሰሱ አካላት፣ በተቃራኒ ክስ የተሞሉ አካላት ይስባሉ።

በመጀመሪያው ላይ ከሁለተኛው ቻርጅ የሚሠራው የሃይል ቬክተር F 2.1 ወደ ሁለተኛው ክስ ይመራል ክሱ የተለያዩ ምልክቶች ካላቸው እና በተቃራኒው አቅጣጫ ተመሳሳይ ምልክት ከሆነ (ምስል 1.9).

ሩዝ. 1.9. የማይመሳሰል እና እንደ ኤሌክትሪክ ክፍያዎች መስተጋብር።

ኤሌክትሮስታቲክ አስጸያፊ ኃይሎችአዎንታዊ እንደሆነ ይቆጠራል ስበት- አሉታዊ. የግንኙነቶች ኃይሎች ምልክቶች ከኮሎምብ ህግ ጋር ይዛመዳሉ፡ ተመሳሳይ ክሶች ያለው ውጤት አወንታዊ ቁጥር ነው፣ እና አስጸያፊው ኃይል አወንታዊ ምልክት አለው። የተቃራኒ ክፍያዎች ምርት አሉታዊ ቁጥር ነው, እሱም ከመሳብ ኃይል ምልክት ጋር ይዛመዳል.

በCoulomb ሙከራዎች ውስጥ የተጫኑ ኳሶች መስተጋብር ኃይሎች ተለክተዋል፣ ለዚህም ይጠቀሙበት ነበር። የቶርሽን ሚዛኖች(ምስል 1.10). ቀለል ያለ የመስታወት ዘንግ በቀጭኑ የብር ክር ላይ ተንጠልጥሏል. ጋር, በአንደኛው ጫፍ ላይ የብረት ኳስ ተያይዟል ሀ, እና በሌላኛው ላይ የክብደት መለኪያ አለ መ. የክርው የላይኛው ጫፍ በመሳሪያው ሽክርክሪት ራስ ላይ ተስተካክሏል ሠ, የመዞሪያው አንግል በትክክል ሊለካ ይችላል. በመሳሪያው ውስጥ ተመሳሳይ መጠን ያለው የብረት ኳስ አለ ለ, በመጠኑ ክዳን ላይ ተስተካክሎ ተጭኗል. ሁሉም የመሳሪያው ክፍሎች በመስታወት ሲሊንደር ውስጥ ይቀመጣሉ ፣ በላዩ ላይ በኳሶች መካከል ያለውን ርቀት ለማወቅ የሚያስችል ሚዛን አለ ። ሀእና ለበተለያዩ አቋማቸው።

ሩዝ. 1.10. Coulomb ሙከራ (torsion ሚዛን).

ኳሶቹ በተመሳሳይ ክፍያዎች ሲሞሉ እርስ በእርሳቸው ይቃወማሉ. በዚህ ሁኔታ, ኳሶችን በቋሚ ርቀት ለመያዝ የመለጠጥ ክር በተወሰነው ማዕዘን ላይ ተጣብቋል. የክርው ጠመዝማዛ አንግል በኳሶቹ መካከል ባለው ርቀት ላይ በመመርኮዝ በኳሶች መካከል ያለውን የግንኙነት ኃይል ይወስናል። የግንኙነቱ ኃይል በክፍያዎቹ መጠን ላይ ያለው ጥገኛነት እንደሚከተለው ሊመሰረት ይችላል-እያንዳንዱን ኳሶች የተወሰነ ክፍያ ይስጡ ፣ በተወሰነ ርቀት ላይ ያስቀምጧቸው እና የክርን ጠመዝማዛ አንግል ይለኩ። እኩል መጠን ያላቸው አካላት ሲገናኙ ክፍያው በመካከላቸው እኩል ስለሚሰራጭ ክፍያውን በመቀየር ተመሳሳይ መጠን ባለው በተሞላ ኳስ ከኳሶች አንዱን መንካት ያስፈልግዎታል። በቦላዎቹ መካከል ያለውን ተመሳሳይ ርቀት ለመጠበቅ የክርን የመዞር አንግል መለወጥ አስፈላጊ ነው, እና ስለዚህ የግንኙነቱን ኃይል አዲስ ዋጋ በአዲስ ክፍያ ይወስኑ.

እ.ኤ.አ. በ 1785 ፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ቻርለስ ኩሎምብ የኤሌክትሮስታቲክስ መሰረታዊ ህግን በሙከራ አቋቋመ - የሁለት የማይንቀሳቀስ ነጥብ የተከሰሱ አካላት ወይም ቅንጣቶች መስተጋብር ህግ።

የቋሚ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች መስተጋብር ህግ - የኩሎምብ ህግ - መሰረታዊ (መሰረታዊ) አካላዊ ህግ ነው እና በሙከራ ብቻ ሊቋቋም ይችላል. ከማንኛውም የተፈጥሮ ህግጋት አይከተልም።

የክፍያ ሞጁሎችን በ | ብንጠቁም ቅ 1 | እና | ቅ 2 |፣ ከዚያ የ Coulomb ህግ በሚከተለው ቅፅ ሊፃፍ ይችላል።

\(~F = k \cdot \dfrac(|q_1| \cdot |q_2|)(r^2)\) , (1)

የት ክ- ተመጣጣኝ ቅንጅት, ዋጋው በኤሌክትሪክ ክፍያ አሃዶች ምርጫ ላይ የተመሰረተ ነው. በ SI ስርዓት \(~k = \dfrac(1)(4 \pi \cdot \varepsilon_0)) = 9 \cdot 10^9\) N m 2/C 2 ፣ ε 0 የኤሌክትሪክ ቋሚው ከ 8.85 ጋር እኩል ነው። 10 -12 C 2 /N m 2.

የሕጉ መግለጫ:

በቫኩም ውስጥ ባሉ ሁለት ነጥብ ቋሚ ቻርጅ አካላት መካከል ያለው መስተጋብር ኃይል በቀጥታ ከክፍያ ሞጁሎች ምርት ጋር እና በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ የሚመጣጠን ነው።

ይህ ኃይል ይባላል ኩሎምብ.

በዚህ ቀመር ውስጥ ያለው የኩሎምብ ህግ የሚሰራው ለ ብቻ ነው። ነጥብየተከሰሱ አካላት, ምክንያቱም ለእነሱ ብቻ በክሶች መካከል ያለው ርቀት ጽንሰ-ሀሳብ የተወሰነ ትርጉም አለው. በተፈጥሮ ውስጥ ምንም ነጥብ የተሞሉ አካላት የሉም. ነገር ግን በአካላት መካከል ያለው ርቀት ከስፋታቸው ብዙ እጥፍ የሚበልጥ ከሆነ፣ የተሞሉ አካላት ቅርፅም ሆነ መጠናቸው በመካከላቸው ያለውን መስተጋብር አይጎዳውም ማለት ነው። በዚህ ሁኔታ, አካላት እንደ ነጥብ አካላት ሊቆጠሩ ይችላሉ.

በክሮች ላይ የተንጠለጠሉ ሁለት የተጫኑ ኳሶች እርስ በእርሳቸው እንደሚሳቡ ወይም እርስ በርስ እንደሚገፉ ለማወቅ ቀላል ነው. በመቀጠልም በሁለት ቋሚ ነጥብ በተሞሉ አካላት መካከል ያሉ የግንኙነቶች ኃይሎች እነዚህን አካላት በሚያገናኙት ቀጥተኛ መስመር ይመራሉ ። እንዲህ ያሉ ኃይሎች ተጠርተዋል ማዕከላዊ. በ \(~\ vec F_(1,2)\) በመጀመሪያው ክስ ላይ የሚሠራውን ኃይል ከሁለተኛው እና በ \ (~\ vec F_(2,1)\) በሁለተኛው ክስ ላይ የሚሠራውን ኃይል ከጠቆምን። ከመጀመሪያው (ምስል 1), ከዚያም በኒውተን ሦስተኛው ህግ መሰረት, \ (~\ vec F_ (1,2) = -\vec F_ (2,1) \) . በ \(\ vec r_(1,2)\) ከሁለተኛው ቻርጅ ወደ መጀመሪያው የተቀዳውን ራዲየስ ቬክተር (ምስል 2) እናሳይ።

\(~\vec F_(1,2) = k \cdot \dfrac(q_1 \cdot q_2)(r^3_(1,2)) \cdot \vec r_(1,2)\)። (2)

የክሶቹ ምልክቶች ከሆኑ ቅ 1 እና ቅ 2 ተመሳሳይ ናቸው, ከዚያም የኃይል አቅጣጫ \ (~\ vec F_ (1,2) \) ከቬክተር አቅጣጫ ጋር ይጣጣማል \ (~\ vec r_(1,2)\) ; አለበለዚያ ቬክተሮች \(~\vec F_(1,2)\) እና \(~\vec r_(1,2)\) በተቃራኒ አቅጣጫዎች ይመራሉ.

በነጥብ የሚሞሉ አካላትን የመስተጋብር ህግን ማወቅ አንድ ሰው ማንኛውንም የተከሰሱ አካላት የግንኙነቱን ኃይል ማስላት ይችላል። ይህንን ለማድረግ አካላት በአዕምሮአዊ መልኩ ወደ ትናንሽ አካላት መከፋፈል አለባቸው, እያንዳንዳቸው እንደ ነጥብ ሊቆጠሩ ይችላሉ. የእነዚህ ሁሉ ንጥረ ነገሮች መስተጋብር ኃይላትን እርስ በርስ በጂኦሜትሪ በማከል፣ የተገኘውን የግንኙነት ኃይል ማስላት እንችላለን።

የኩሎምብ ህግ ግኝት የኤሌክትሪክ ክፍያ ባህሪያትን ለማጥናት የመጀመሪያው ተጨባጭ እርምጃ ነው. በሰውነት ወይም በአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያ መኖሩ ማለት በኮሎምብ ህግ መሰረት እርስ በርስ መስተጋብር መፍጠር ማለት ነው. በአሁኑ ጊዜ ከኮሎምብ ህግ ጥብቅ ትግበራ ምንም አይነት ልዩነት አልተገኘም።

የኮሎምብ ሙከራ

የኩሎምብ ሙከራዎችን የማካሄድ አስፈላጊነት የተከሰተው በ 18 ኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ ነው. በኤሌክትሪክ ክስተቶች ላይ ብዙ ከፍተኛ ጥራት ያለው መረጃ ተከማችቷል. የቁጥር ትርጉም ሊሰጣቸው አስፈለገ። የኤሌክትሪክ መስተጋብር ኃይሎች በአንጻራዊ ሁኔታ ትንሽ ስለነበሩ, መለኪያዎችን ለመሥራት እና አስፈላጊውን የቁጥር ቁሳቁስ ለማግኘት የሚያስችል ዘዴ በመፍጠር ረገድ ከፍተኛ ችግር ተፈጠረ.

የፈረንሣይ መሐንዲስ እና ሳይንቲስት ሲ ኩሎምብ ትናንሽ ኃይሎችን ለመለካት ዘዴን አቅርበዋል ፣ ይህም በሳይንቲስቱ እራሱ በተገኘው በሚከተለው የሙከራ እውነታ ላይ የተመሠረተ ነው-የብረት ሽቦ የመለጠጥ ሁኔታ በሚፈጠርበት ጊዜ የሚፈጠረው ኃይል ከመጠምዘዣው አንግል ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው ፣ የሽቦው ዲያሜትር አራተኛው ኃይል እና ከርዝመቱ ጋር ተመጣጣኝ ነው-

\(~F_(ynp) = k \cdot \dfrac(d^4)(l) \cdot \varphi\) ፣

የት መ- ዲያሜትር; ኤል- የሽቦ ርዝመት; φ - ጠመዝማዛ ማዕዘን. በተሰጠው የሂሳብ አገላለጽ፣ የተመጣጠነ ተመጣጣኝነት ክበተጨባጭ ተወስኗል እና ሽቦው በተሰራበት ቁሳቁስ ባህሪ ላይ የተመሰረተ ነው.

ይህ ንድፍ የቶርሽን ሚዛን በሚባሉት ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል። የተፈጠሩት ሚዛኖች የ 5 · 10 -8 N ቅደም ተከተል ቸልተኛ ኃይሎችን ለመለካት አስችለዋል.

ሩዝ. 3

የቶርሽን ሚዛኖች (ምስል 3, ሀ) ቀላል ብርጭቆ ሮከርን ያካትታል 9 10.83 ሴ.ሜ ርዝመት, በብር ሽቦ ላይ የተንጠለጠለ 5 ወደ 75 ሴ.ሜ ርዝመት ፣ 0.22 ሴ.ሜ ዲያሜትር ። በሮከርሩ አንድ ጫፍ ላይ ያጌጠ የኤልደርቤሪ ኳስ ነበረ። 8 , እና በሌላ ላይ - የተቃራኒ ክብደት 6 - በተርፐንቲን ውስጥ የተጠመቀ የወረቀት ክበብ. የሽቦው የላይኛው ጫፍ ከመሳሪያው ራስ ጋር ተያይዟል 1 . እዚህም ምልክት ነበር። 2 , በእሱ እርዳታ የክርን መዞር አንግል በክብ ቅርጽ ላይ ይለካል 3 . ልኬቱ ተመርቋል። ይህ ሙሉ ስርዓት በመስታወት ሲሊንደሮች ውስጥ ተቀምጧል 4 እና 11 . በታችኛው ሲሊንደር የላይኛው ሽፋን ላይ ኳስ ያለው የመስታወት ዘንግ የገባበት ቀዳዳ አለ። 7 መጨረሻ ላይ. በሙከራዎቹ ውስጥ ከ 0.45 እስከ 0.68 ሴ.ሜ የሆነ ዲያሜትር ያላቸው ኳሶች ጥቅም ላይ ይውላሉ.

ከሙከራው መጀመሪያ በፊት, የጭንቅላት አመልካች ወደ ዜሮ ተቀናብሯል. ከዚያም ኳሱ 7 ከቅድመ-ኤሌክትሪክ ኳስ ተሞልቷል 12 . ኳሱ ሲነካ 7 በሚንቀሳቀስ ኳስ 8 ክፍያ እንደገና ማከፋፈል ተከስቷል። ይሁን እንጂ የኳሶቹ ዲያሜትሮች ተመሳሳይ በመሆናቸው በኳሶቹ ላይ የሚደረጉ ክፍያዎችም ተመሳሳይ ናቸው. 7 እና 8 .

በኤሌክትሮስታቲክ ኳሶች ምክንያት (ምስል 3, ለ), ሮከር 9 በተወሰነ ማዕዘን ዞሯል γ (በሚዛን ላይ 10 ). ጭንቅላትን በመጠቀም 1 ይህ ሮከር ወደ መጀመሪያው ቦታው ተመለሰ። ሚዛን ላይ 3 ጠቋሚ 2 አንግልን ለመወሰን ተፈቅዶለታል α ክርውን በማዞር. ጠቅላላ ጠመዝማዛ አንግል φ = γ + α . በኳሶቹ መካከል ያለው የመስተጋብር ኃይል ተመጣጣኝ ነበር። φ , ማለትም, በመጠምዘዝ ማዕዘን አንድ ሰው የዚህን ኃይል መጠን መወሰን ይችላል.

በኳሶቹ መካከል ባለው ቋሚ ርቀት (በሚዛን ላይ ተመዝግቧል 10 በዲግሪ ልኬት) የነጥብ አካላት የኤሌክትሪክ መስተጋብር ኃይል በእነሱ ላይ ባለው የክፍያ መጠን ላይ ጥገኝነት ተጠንቷል ።

የኳስ ክፍያ ላይ ያለውን ሃይል ጥገኝነት ለማወቅ ኮሎምብ የአንዱን ኳሶች ክፍያ ለመቀየር ቀላል እና አስተዋይ መንገድ አግኝቷል። ይህንን ለማድረግ, የተከፈለ ኳስ (ኳሶችን) አገናኘ 7 ወይም 8 ) ተመሳሳይ መጠን ሳይሞላ (ኳስ 12 በማቀፊያው መያዣ ላይ). በዚህ ሁኔታ ክፍያው በኳሶች መካከል እኩል ተከፋፍሏል, ይህም በጥናት ላይ ያለውን ክፍያ በ 2, 4, ወዘተ ጊዜ ይቀንሳል. በአዲሱ የኃይል መሙያ ዋጋ ላይ ያለው አዲሱ የኃይል ዋጋ እንደገና በሙከራ ተወስኗል። በተመሳሳይ ጊዜ, ተለወጠ ኃይሉ ከኳሶቹ ክፍያዎች ምርት ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን መሆኑን:

\(~F \sim q_1 \cdot q_2\) ።

የኤሌክትሪክ መስተጋብር ጥንካሬ በርቀት ላይ ያለው ጥገኛ እንደሚከተለው ተገኝቷል. ለኳሶቹ ክፍያ ከከፈሉ በኋላ (ተመሳሳይ ቻርጅ ነበራቸው) ሮኬሩ በተወሰነ አንግል ላይ ተለወጠ γ . ከዚያም ጭንቅላቱን አዙረው 1 ይህ አንግል ወደ ቀንሷል γ 111 1 . ጠቅላላ ጠመዝማዛ አንግል φ 1 = α 1 + (γ - γ 1)(α 1 - የጭንቅላት መዞር አንግል). የኳሶቹ የማዕዘን ርቀት ወደ ሲቀንስ γ 2 ጠቅላላ ጠመዝማዛ አንግል φ 2 = α 2 + (γ - γ 2) . ከሆነ ተስተውሏል γ 1 = 2γ 2፣ TO φ 2 = 4φ 1, ማለትም, ርቀቱ በ 2 እጥፍ ሲቀንስ, የግንኙነቱ ኃይል በ 4 እጥፍ ይጨምራል. በ torsional deformation ወቅት የኃይሉ ቅጽበት ከመጠምዘዣው አንግል ጋር ቀጥተኛ ተመጣጣኝ ስለሆነ የኃይሉ ጊዜ በተመሳሳይ መጠን ጨምሯል። ይህ ወደሚከተለው መደምደሚያ ይመራል. በሁለት በተሞሉ ኳሶች መካከል ያለው የግንኙነት ኃይል በመካከላቸው ካለው ርቀት ካሬ ጋር በተገላቢጦሽ ተመጣጣኝ ነው፡

\(~F \sim \dfrac(1)(r^2)\)።

ስነ-ጽሁፍ

1. Myakishev G.Ya. ፊዚክስ፡ ኤሌክትሮዳይናሚክስ። 10-11 ክፍሎች: የመማሪያ መጽሐፍ. ለፊዚክስ ጥልቅ ጥናት / G.Ya. ማይኪሼቭ, አ.ዜ. ሲኒያኮቭ, ቢ.ኤ. ስሎቦድስኮቭ. - ኤም.: ቡስታርድ, 2005. - 476 p.
2. ቮልሽቴን ኤስኤል እና ሌሎች በትምህርት ቤት የአካል ሳይንስ ዘዴዎች፡ የመምህራን መመሪያ/ኤስ.ኤል. ቮልሽቴን፣ ኤስ.ቪ. ፖዞይስኪ፣ ቪ.ቪ. ኡሳኖቭ; ኢድ. ኤስ.ኤል. ወልሽተይን። - ማን: ናር. አስቬታ, 1988. - 144 p.