Kas ir elektrostatiskie spēki?

Ir vairāki veidi spēki kas attiecas uz zinātni. Fiziķi nodarbojas ar četriem pamata spēkiem: gravitācijas spēku, vāju kodolenerģijas spēku, spēcīgu kodola spēku un elektromagnētisko spēku. Elektrostatiskais spēks ir saistīts ar elektromagnētisko spēku.

Elektrostatiskie spēki ir pievilcīgi vai atbaidoši spēki starp daļiņām, kuras izraisa to elektriskie lādiņi. Šo spēku sauc arī par Kulona spēku vai Kulona mijiedarbību, un tas ir nosaukts franču fiziķim Šarlam-Augustinam de Kulonam, kurš aprakstīja spēku 1785. gadā.

Elektrostatiskais spēks darbojas attālumā, kas ir apmēram viena desmitā daļa no atoma kodola diametra vai 10^-16 m. Tāpat kā apsūdzības atgrūž viena otru, bet atšķirībā no apsūdzībām viena otru piesaista. Piemēram, divi pozitīvi lādēti protoni atgrūž viens otru, tāpat kā divi katjoni, divi negatīvi lādēti elektroni vai divi anjoni. Protoni un elektroni tiek piesaistīti viens otram, tāpat kā katjoni un anjoni.

Kamēr protonus un elektronus piesaista elektrostatiskie spēki, protoni neiziet no kodola, lai saietu kopā ar elektroniem, jo ​​tie ir saistīti viens ar otru un ar neitroniem. spēcīgs kodolspēks. Spēcīgais kodolspēks ir daudz jaudīgāks nekā elektromagnētiskais spēks, taču tas darbojas daudz īsākā attālumā.

Savā ziņā protoni un elektroni pieskaras atomam, jo ​​elektroniem ir gan daļiņu, gan viļņu īpašības. Elektrona viļņa garums pēc izmēra ir salīdzināms ar atomu, tāpēc elektroni nevar tuvināties, nekā tie jau ir.

Starp diviem uzlādētiem ķermeņiem pievilkšanas vai atgrūšanas stiprumu vai spēku var aprēķināt, izmantojot Kulona likums:

F = kq₁q₂/ r²

Šeit F ir spēks, k ir proporcionalitātes koeficients, q₁ un q₂ ir divi elektriskie lādiņi, un r ir attālums starp to centriem maksas. Vienību centimetru-gramu sekunžu sistēmā k vakuumā tiek iestatīts uz 1 vienāds. Metru kilogramu sekundes (SI) vienību sistēmā k vakuumā ir 8,98 × 109 ņūtonmetri uz kvadrāta kulonu. Kamēr protoniem un joniem ir izmērāmi izmēri, Kulona likums tos traktē kā punktveida lādiņus.

Ir svarīgi atzīmēt, ka spēks starp diviem lādiņiem ir tieši proporcionāls katras lādiņa lielumam un apgriezti proporcionāls attāluma starp tām kvadrātam.

Varat iestatīt ļoti vienkāršu eksperimentu, lai pārbaudītu Kulona likumu. Suspendējiet divas mazas bumbiņas ar tādu pašu masu un uzlādējiet no niecīgas masas virknes. Uz bumbiņām darbosies trīs spēki: svars (mg), auklas spriegojums (T) un elektriskais spēks (F). Tā kā bumbiņas nes vienādu lādiņu, tās atgrūž viena otru. Līdzsvarā:

T sin θ = F un T cos θ = mg

Ja Kulona likums ir pareizs:

F = mg iedeguma θ

Kulona likums ir ārkārtīgi svarīgs ķīmija un fizika, jo tas apraksta spēku starp atoma daļām un starp atomi, joni, molekulas un molekulu daļas. Palielinoties attālumam starp uzlādētām daļiņām vai joniem, pievilkšanās vai atgrūšanās spēks starp tām samazinās un veidojas jonu saite kļūst mazāk labvēlīgs. Kad uzlādētās daļiņas pārvietojas tuvāk viena otrai, enerģija palielinās, un jonu saite ir labvēlīgāka.

Taustiņu paņemšana: elektrostatiskais spēks

• Kulons, Kārlis Augustīns (1788) [1785]. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme. "Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Neierobežota Royale. lpp. 569–577.
• Stjuarts, Džozefs (2001). "Elektromagnētiskā starpposma teorija." Pasaules zinātniskā. lpp. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tiplers, Pols A.; Moska, Gēns (2008). "Fizika zinātniekiem un inženieriem." (6. izd.) Ņujorka: W. H. Freeman un uzņēmums. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Jauns, Hjū D. Frīmens, Rodžers A. (2010). "Sīrsa un Zemanska universitātes fizika: ar moderno fiziku." (13. izd.) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.