Jak obliczyć siłę elektrostatyczną?
Prawo Coulomba wygląda tak samo jak prawo powszechnego ciążenia: siła rośnie z iloczynem ładunków i maleje z kwadratem odległości. Różnica jest jedna i zasadnicza, bo ładunki bywają dodatnie i ujemne, więc oddziaływanie potrafi zarówno przyciągać, jak i odpychać. Stała w liczniku jest przy tym tak duża, że nawet mikrokulomby dają siły odczuwalne w rękach.
Wzór i przykład
siła = k × q₁ × q₂ ÷ r²
- Dwa ładunki po 1 mikrokulombie leżą 10 centymetrów od siebie.
- Iloczyn ładunków to 10 do minus dwunastej kulomba kwadratowego.
- Kwadrat odległości wynosi 0,01 metra kwadratowego.
- Mnożymy przez stałą 8,9875 razy 10 do dziewiątej i dzielimy.
- Siła wychodzi 0,8988 niutona, a ponieważ oba ładunki są dodatnie, jest to odpychanie.
| Odległość | Siła dla dwóch ładunków po 1 µC |
|---|---|
| 5 cm | 3,595 N |
| 10 cm | 0,8988 N |
| 20 cm | 0,2247 N |
| 50 cm | 0,036 N |
| 1 m | 0,009 N |
Napięcie, prąd i opór w obwodzie policzy kalkulator prawa Ohma, energię zgromadzoną w kondensatorach kalkulator pojemności zastępczej, a siłę z masy i przyspieszenia kalkulator drugiej zasady dynamiki.
Najczęstsze pytania
Jak obliczyć siłę Coulomba?
Mnożymy oba ładunki i stałą 8,9875 razy 10 do dziewiątej, a wynik dzielimy przez kwadrat odległości. Dwa ładunki po 1 mikrokulombie oddalone o 10 centymetrów odpychają się z siłą 0,8988 niutona.
Co się stanie, gdy zmniejszę odległość o połowę?
Siła wzrośnie czterokrotnie, bo odległość wchodzi do wzoru w kwadracie. Te same ładunki po 1 mikrokulombie z 10 centymetrów przybliżone do 5 centymetrów działają już siłą 3,595 niutona zamiast 0,8988.
Kiedy siła jest przyciągająca?
Gdy ładunki mają przeciwne znaki, czyli jeden dodatni i jeden ujemny. Ładunki tego samego znaku się odpychają, a wartość siły zależy wyłącznie od iloczynu wartości bezwzględnych.
Jak ośrodek wpływa na siłę?
Osłabia ją tyle razy, ile wynosi względna przenikalność elektryczna. Ładunki, które w powietrzu odpychają się siłą 0,8988 niutona, w wodzie działają na siebie siłą 0,0112 niutona, czyli osiemdziesiąt razy słabszą.
Jaka siła działa między elektronem a protonem w atomie wodoru?
Przy odległości 5,29 razy 10 do minus jedenastej metra wychodzi około 82,44 nanoniutona. To niewiele w skali codziennej, ale dla cząstki o masie elektronu jest to siła ogromna.