قانون کولن: تفاوت بین نسخه‌ها

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو
(شباهت‌های الکترو استاتیکی)
جز (جایگزینی متن - 'میگذرد' به 'می‌گذرد')
 
(۷ نسخه‌ٔ میانی ویرایش شده توسط ۳ کاربر نشان داده نشده)
سطر ۱: سطر ۱:
'''قانون کولن''' یا '''قانون کولمب''' یک قانون [[فیزیک]] است که واکنش‌های الکتروستاتیکی میان بارهای نقطه‌ای را توصیف می‌کند این قانون نخستین بار در سال ۱۷۸۳ توسط فیزیکدان فرانسوی چارلز آگوستین کولن منتشر شد و منجر به گسترش نظریه [[الکترومغناطیس]] شد. این در حالی است که رابطهٔ نیروی الکتریکی و فاصله (از نوع نیروهای عکس مجذوری) قبلاً توسط جوزف پریستلی کشف شده بود و رابطه بین فاصله و بار الکتریکی توسط هنری کاوندیش بیان شده بود که همهٔ این‌ها قبل از کارهای کولن بوده‌است.
+
<br/>نیروی الکتریکی، مانند نیروی گرانشی، به صورت عکس مجذور فاصله از اجسام باردار کاهش می یابد. این رابطه را شارل کولن در قرن هجدهم کشف کرد و قانون کولن نامیده می شود.این قانون بیان می کند که نیروی بین هر دو جسم بارداری که اندازشان بسیار کوچک تر از فاصله بین آنها باشد، با حاصل ضرب بار آنها نسبت مستقیم و با عکس مجذور فاصله شاننسبت معکوس دارد. نیرو در امتداد خط راست بین دو جسم عمل می کند.قانون کولن را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:
  
قانون کولن از دیدگاه عددی (اسکالر) به شکل زیر بیان می‌شود:
+
[[File:Coulomb.gif|center|alt=Coulomb.gif]]
  
''''بزرگی نیروی میان دو بار نقطه‌ای به طور مستقیم به بزرگی هر یک از بارها بستگی داشته و رابطهٔ عکس با مجذور فاصلهٔ میان دو بار دارد. ''''
+
که در آنd فاصله بین ذره های باردار، q<sub>1</sub> مقدار بار یک ذره، q<sub>2</sub> مقدار بار ذره دیگر، و k ثابت تناسب است.
== بیان عددی ==
 
[[پرونده:CoulombsLaw.svg|thumb|left|300px|نمایشی ساده از قانون کولن، بارها هم نام همدیگر را دفع می‌کنند و غیر همنام جذب.]]
 
  
[[پرونده:Bcoulomb.png|thumb|left|300px|وسیلهٔ کولن برای آزمایش]]
+
یکای بار کولن است که به اختصار با C مشخص می شود. بار 1C برابر بار 6.25 میلیارد میلیارد الکترون است. شاید این تعداد الکترون بسیار زیاد به نظر برسد، اما فقط مقدار باری را نشان می دهد که در زمان اندکی بیش از یک ثانیه از یک لامپ 100واتی می‌گذرد. ثابت تناسب k در قانون کولن مانند G در قانون گرانش نیوتن است. اما، ثابت تناسب الکتریکی به جای آنکه مثل G (6.67*10<sup>-11</sup>)بسیار کوچک باشد، عددی بسیار بزرگ است . مقدار آن تقریبا برابر است با
 +
<p style="text-align: center">K=9,000,000,000 N.m2/C2</p>
 +
یا با نماد گذاری علمی به صورت، k=9*10<sup>9</sup>N.m<sup>2</sup>/C<sup>2</sup> در می آید.یکای N.m<sup>2</sup>/C<sup>2</sup> در اینجا چندان مورد علاقه ما نیست، زیرا صرفا طرف راست معادله را به یکای نیرو، نیوتن(N) تبدیل می کند. آنچه اهمیت دارد اندازه بزرگ k است. مثلا، اگر یک جفت بار همنام هر یک به اندازه 1 کولن در فاصله یک متری از هم قرار داشته باشند، نیروی دافعه بین آنها 9میلیارد نیوتن می شود. که بیش از ده برابر وزن یک کشتی جنگی است! بدیهی است که این مقدار نیروی خالص در محیط روزمره ما وجود ندارد. بنابراین قانون گرانش نیوتن برای اجسام جرم دار مانند قانون کولن برای اجسام دارای بار الکتریکی است. گرچه نیروی جاذبه گرانشی بین ذره هایی چون الکترون و پروتون بسیار کوچک است، نیروی الکتریکی بین این ذرات ممکن است نسبتا عظیم باشد. فرق مهم دیگر نیروهای گرانشی و الکتریکی، به غیر از تفاوت شدید در قدرت، آن است که نیروهای الکتریکی می‌توانند جاذبه یا دافعه داشته باشند، در حالی که نیروهای گرانشی فقط جاذبه اند.<ref> فیزیک مفهومی/جلد سوم الکتریسیته و مغناطیس،نور/تالیف پل جی. هیوئیت/ ترجمه منیژه رهبر/انتشارات فاطمی</ref>
  
شکل مکانیزم پایه‌ای قانون کولن را توصیف می‌کند که بارهای هم‌نام همدیگر را دفع و نا هم‌نام هم دیگر را جذب می‌کنند. شکل اسکالری قانون کولن تنها بزرگی نیروی بین دو بار الکتریکی را بیان می‌کند. اگر جهت مهم باشد پس شکل برداری نیز اهمیت می‌یابد بزرگی نیروی الکترواستاتیکی (''F'') از رابطه زیر بدست می‌آید:
+
== منابع ==
 +
<references />
  
 
+
[[Category:فیزیک]]
 
 
که ''r'' فاصله بین دو بار و ''k''<sub>e</sub>، ثابت تناسب است. یک [[نیرو]]ی مثبت جذب دو بار و یک نیروی منفی دافعه بین دو بار را بیان می‌کند. ثابت ''k''<sub>e</sub>، ثابت کولن نامیده می‌شود (گاهی اوقات هم ثابت نیروی کولنی) که به شرایط محیط بستگی دارد و می‌توان آن را محاسبه کرد.
 
 
 
با محاسبه سرعت نور در خلا که [[meter|m]]·[[ثانیه|s]]<sup>-۱</sup> ۲۹۹۷۹۲۴۵۸  و گذر دهی مغناطیسی μ<sub>۰</sub> و دانستن ثابت گذر دهی خلا ''ε''<sub>۰</sub> در واحد cgs  واحد بار که  ۱۰<sup>-۱۲</sup>×۸٫۸۵۴۱۸۷۸۱۷ است ثابت نیروی کولنی ۱ می‌شود.
 
 
 
فرمول بیان می‌کند که بزرگی نیرو با بزرگی بارها رابطه مستقیم دارد و با مجذور فاصلهٔ آنها رابطه عکس دارد. قانون کولن همچنین می‌تواند در مقیاس [[اتم]]ی نیز بیان شود که [[نیرو]] به بیان هارترس بر بوهر است بار به بیان بار اولیه و فاصله بر اساس فاصله بوهر می‌باشد.
 
 
 
== '''[[میدان الکتریکی]]''' ==
 
[[میدان الکتریکی]] از قانون نیروی لورنتس حاصل می‌شود. بزرگی [[میدان الکتریکی]] که توسط یک بار نقطه‌ای  (''q'')در فاصله(''r'') بدست می‌آید.
 
 
 
 
 
برای یک بار مثبت جهت [[میدان الکتریکی]]  به صورت یک چشمه از امکان قرار گرفتن بار است در حالی که برای بار منفی در جهت مخالف است. واحد [[بار الکتریکی]] در اس‌آی  ولت بر متر یا نیوتن بر کولن است.
 
 
 
 
 
 
 
[[پرونده:Coulombs.png|center|frame|نمایش تصویری قانون کولن.|راست|قاب]]
 
 
 
== شباهت‌های الکترو استاتیکی ==
 
در فرمول بندی اخیر، قانون کولن تنها برای حالتی برقرار است که بارها ساکن باشند و یا با سرعت‌های بسیار پایین حرکت کننداین شرایط منجر به شرایط الکتروستاتیکی می‌شود وقتی حرکت اتفاق می‌افتد [[میدان مغناطیسی]] ایجاد می‌شود که نیروی وارد بر اجسام را تغییر می‌دهد.
 
بر هم کنش‌های مغناطیسی میان بارهای در حال حرکت اینگونه تصور می‌شودکه نیروهای میدان الکتروستاتیکی را آشکار می‌کند اما نظریه [[نسبیت]] [[انیشتین]] ما را به تعمق بیشتر وا می‌دارد.
 
 
 
== جدول نتیجه گیری ==
 
 
 
 
 
[[پرونده:Coulomb's law.png]]
 
 
 
[[رده:فیزیک]]
 
 
 
==منابع==
 
ويكي پديا فارسي[http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%82%D8%A7%D9%86%D9%88%D9%86_%DA%A9%D9%88%D9%84%D9%86]
 

نسخهٔ کنونی تا ‏۱۵ فوریهٔ ۲۰۱۴، ساعت ۰۸:۳۰


نیروی الکتریکی، مانند نیروی گرانشی، به صورت عکس مجذور فاصله از اجسام باردار کاهش می یابد. این رابطه را شارل کولن در قرن هجدهم کشف کرد و قانون کولن نامیده می شود.این قانون بیان می کند که نیروی بین هر دو جسم بارداری که اندازشان بسیار کوچک تر از فاصله بین آنها باشد، با حاصل ضرب بار آنها نسبت مستقیم و با عکس مجذور فاصله شاننسبت معکوس دارد. نیرو در امتداد خط راست بین دو جسم عمل می کند.قانون کولن را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

Coulomb.gif

که در آنd فاصله بین ذره های باردار، q1 مقدار بار یک ذره، q2 مقدار بار ذره دیگر، و k ثابت تناسب است.

یکای بار کولن است که به اختصار با C مشخص می شود. بار 1C برابر بار 6.25 میلیارد میلیارد الکترون است. شاید این تعداد الکترون بسیار زیاد به نظر برسد، اما فقط مقدار باری را نشان می دهد که در زمان اندکی بیش از یک ثانیه از یک لامپ 100واتی می‌گذرد. ثابت تناسب k در قانون کولن مانند G در قانون گرانش نیوتن است. اما، ثابت تناسب الکتریکی به جای آنکه مثل G (6.67*10-11)بسیار کوچک باشد، عددی بسیار بزرگ است . مقدار آن تقریبا برابر است با

K=9,000,000,000 N.m2/C2

یا با نماد گذاری علمی به صورت، k=9*109N.m2/C2 در می آید.یکای N.m2/C2 در اینجا چندان مورد علاقه ما نیست، زیرا صرفا طرف راست معادله را به یکای نیرو، نیوتن(N) تبدیل می کند. آنچه اهمیت دارد اندازه بزرگ k است. مثلا، اگر یک جفت بار همنام هر یک به اندازه 1 کولن در فاصله یک متری از هم قرار داشته باشند، نیروی دافعه بین آنها 9میلیارد نیوتن می شود. که بیش از ده برابر وزن یک کشتی جنگی است! بدیهی است که این مقدار نیروی خالص در محیط روزمره ما وجود ندارد. بنابراین قانون گرانش نیوتن برای اجسام جرم دار مانند قانون کولن برای اجسام دارای بار الکتریکی است. گرچه نیروی جاذبه گرانشی بین ذره هایی چون الکترون و پروتون بسیار کوچک است، نیروی الکتریکی بین این ذرات ممکن است نسبتا عظیم باشد. فرق مهم دیگر نیروهای گرانشی و الکتریکی، به غیر از تفاوت شدید در قدرت، آن است که نیروهای الکتریکی می‌توانند جاذبه یا دافعه داشته باشند، در حالی که نیروهای گرانشی فقط جاذبه اند.<ref> فیزیک مفهومی/جلد سوم الکتریسیته و مغناطیس،نور/تالیف پل جی. هیوئیت/ ترجمه منیژه رهبر/انتشارات فاطمی</ref>

منابع[ویرایش]

<references />