Διαστατικός τύπος Coulomb

Ο νόμος του Κουλόμπ είναι η μαθηματική έκφραση της δύναμης που ασκείται από φορτισμένα αντικείμενα το ένα στο άλλο. (Ανάλογο με τον Νόμο της Βαρύτητας του Νεύτωνα.)

F =K(|q1| | q2| /r2)

Το σύμβολο k σε αυτό το πλαίσιο αναφέρεται σε ηλεκτρικές δυνάμεις και δεν έχει καμία σχέση με τις σταθερές του ελατηρίου ή τη σταθερά του Boltzmann!

K            =      9 × 109 N-m2/C2

q1  &q2   =    ηλεκτρικά μεγέθη δύο ηλεκτρικών φορτίων 

r              =    απόσταση μεταξύ των δύο ηλεκτρικών φορτίων

ε0            =    διηλεκτρική σταθερά του κενού

F             =    δύναμη που ασκείται στο ηλεκτρικό φορτίο με ηλεκτρική ποσότητα q2 από το

ηλεκτρικό, φορτίο με ηλεκτρική ποσότητα q1

Ηλεκτρικά φορτία

Ως ηλεκτρικό φορτίο ορίζεται η ιδιότητα της ύλης που οφείλεται στα υποατομικά της σωματίδια. Αναγκάζει το υλικό να βιώσει μια δύναμη όταν τοποθετηθεί σε μαγνητικό και ηλεκτρικό πεδίο.

Το ηλεκτρικό φορτίο είναι ένα βαθμωτό μέγεθος. Έχει και μέγεθος και κατεύθυνση, αλλά αποτελεί εξαίρεση στα γενικά διανυσματικά μεγέθη. Αν ήταν διανυσματική ποσότητα, τα δύο φορτία που συναντώνται σε ένα σημείο θα οδηγούσαν στο διανυσματικό άθροισμα των συνολικών φορτίων. Αλλά δεν είναι το ίδιο με το άθροισμα των συνδυασμένων φορτίων λόγω δύο διαφορετικών φορτίων που συνδέονται σε ένα σημείο με το αλγεβρικό άθροισμα και των δύο. Επομένως, παρά το μέγεθος και την κατεύθυνση, το ηλεκτρικό φορτίο κβαντίζεται μόνο ως βαθμωτό μέγεθος.

Το σύμβολό του είναι Q. 

Η μονάδα ηλεκτρικού φορτίου SI είναι το Coulomb. Άρα ο τύπος διάστασης του Coulomb θα είναι ίδιος με το ηλεκτρικό φορτίο.

Τύπος διαστάσεων 

Όσον αφορά τις διαστάσεις, ένας τύπος διαστάσεων είναι μια εξίσωση που εκφράζει τη σχέση μεταξύ θεμελιωδών και παραγόμενων μονάδων (εξίσωση). Τα γράμματα L, M και T χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύσουν τις τρεις βασικές διαστάσεις του μήκους, της μάζας και του χρόνου στη μηχανική.

Όλα τα φυσικά μεγέθη μπορούν να δηλωθούν με βάση τις θεμελιώδεις (βασικές) μονάδες μήκους, μάζας και χρόνου, πολλαπλασιαζόμενες με κάποιον παράγοντα (εκθέτη). Η διάσταση του ποσού σε αυτή τη βάση είναι ο εκθέτης μιας βασικής ποσότητας που εισέρχεται στην έκφραση.

Οι μονάδες των θεμελιωδών μεγεθών εκφράζονται ως εξής για τον προσδιορισμό των διαστάσεων των φυσικών μεγεθών:

• L =μήκος
• M =μάζα 
• T =χρόνος

Παράδειγμα:Ένα εμβαδόν ισούται με το άθροισμα δύο μηκών. Ως αποτέλεσμα, [A] =[L2]. Δηλαδή, μια περιοχή έχει δύο διαστάσεις μήκους και μηδενικές διαστάσεις μάζας και χρόνου. Με τον ίδιο τρόπο, ο όγκος είναι το άθροισμα τριών μηκών. Ως αποτέλεσμα, [V] =[L3]. Δηλαδή, ο όγκος έχει τρεις διαστάσεις:μήκος, μάζα και χρόνος.

Τύπος φόρτισης διαστάσεων

Ο τύπος διαστάσεων χρέωσης μπορεί να γραφτεί ως:

[M0L0T1I1]

Έτσι, ο τύπος διαστάσεων του Coulomb θα είναι επίσης [M0L0T1I1]

Πού,

M =Μάζα

I =Τρέχον

L =Μήκος

T =Χρόνος

Παραγωγή για τον τύπο διαστάσεων του Coulomb

Ρεύμα =Ηλεκτρικό φορτίο / Χρόνος δηλ. I =Q / T …(i)

Από την εξίσωση (i) μπορούμε να πούμε 

Ηλεκτρικό φορτίο =(Τρέχον).(Χρόνος) δηλαδή Q =(I).(T)

Πού, 

• Το Q μετριέται σε Coulombs
• Το I μετριέται σε Ampere
• Το T μετριέται σε δευτερόλεπτα

Επομένως,

Ρεύμα =[I1] …(ii)

Χρόνος =[T1] …(iii)

Αντικατάσταση τιμών από τις εξισώσεις (i), (ii) και (iii) 

Ηλεκτρικό φορτίο =(Τρέχον).(Χρόνος) δηλαδή Q =(I).(T)

Q =[I¹] × [T¹] =[T¹I¹]

Επομένως, ο προκύπτων τύπος διαστάσεων του Coulomb μπορεί να γραφτεί ως:

[M0L0T1I1]

Εφαρμογές του νόμου του Coulomb

Ο διανυσματικός συμβολισμός του νόμου του Κουλόμπ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της δύναμης ή του ηλεκτρικού πεδίου σε ένα απλό παράδειγμα όπου υπάρχουν δύο σημειακά φορτία, ένα από τα οποία είναι φορτίο πηγής.

Πλεονεκτήματα

Βοηθά στη μέτρηση της απόστασης μεταξύ δύο ηλεκτρικά φορτισμένων αντικειμένων. Η μαθηματική έκφραση του νόμου του Κουλόμπ μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της κατεύθυνσης μεταξύ δύο φορτισμένων αντικειμένων. Ο τύπος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των διανυσματικών πεδίων ενός αντικειμένου.

Συμπέρασμα

Ο νόμος του Κουλόμπ ορίζει την ισχύ της δύναμης μεταξύ δύο φορτίων που μπορεί να έλκονται ή να απωθούν το ένα το άλλο. Ως εκ τούτου, σύμφωνα με το νόμο του Coulomb, η ηλεκτροστατική δύναμη μεταξύ δύο διαφορετικών αντικειμένων εξαρτάται από το φορτίο των σωμάτων. Υπάρχουν επίσης λίγα φορτισμένα σώματα σε οποιαδήποτε ουσία γνωστή ως νετρόνια. Αυτά τα σώματα είναι ουδέτερα και βοηθούν στη δημιουργία ηλεκτροστατικής δύναμης.

Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη έκφραση:

F=kq1q2/ r2 

Εδώ,

F είναι η ηλεκτροστατική δύναμη

Το K είναι η σταθερά του Κουλόμπ και ισούται με 8,988*109 Nm2/C2

Τα q1 και q2 είναι σημειακά ηλεκτρικά φορτία

r είναι η απόσταση μεταξύ των δύο σημειακών φορτίων.