Mik az elektrosztatikus erők?

Különböző típusú lehet erők amelyek a tudományhoz kapcsolódnak. A fizikusok a négy alapvető erővel foglalkoznak: gravitációs erő, gyenge nukleáris erő, erős nukleáris erő és elektromágneses erő. Az elektrosztatikus erő az elektromágneses erővel van társítva.

Az elektrosztatikus erők vonzóak vagy visszataszítóak erők az elektromos töltéseik által okozott részecskék között. Ezt az erőt Coulomb-erőnek vagy Coulomb-interakciónak is nevezik, és így nevezték el Charles-Augustin de Coulomb francia fizikusnak, aki az erőt 1785-ben írta le.

Az elektrosztatikus erő az atommag átmérőjének körülbelül egytizedének vagy 10-es távolságának hatására hat^-16 m. Mint a vád visszaszorítja egymást, míg a vád eltérően vonzza egymást. Például két pozitív töltésű proton visszatükrözi egymást, akárcsak két kation, két negatív töltésű elektron vagy két anion. A protonok és elektronok vonzódnak egymáshoz, csakúgy, mint a kation és az anionok.

Míg a protonokat és az elektronokat elektrosztatikus erők vonzzák, addig a protonok nem hagyják el a magot, hogy összekapcsolódjanak az elektronokkal, mivel egymáshoz és a neutronokhoz kötődnek erős nukleáris erő. Az erős nukleáris erő sokkal erősebb, mint az elektromágneses erő, de sokkal rövidebb távolságon hat.

Bizonyos értelemben a protonok és elektronok érintkeznek egy atomban, mivel az elektronok tulajdonságai mind a részecskék, mind a hullámok. Az elektron hullámhossza nagyságrendben összehasonlítható egy atommal, tehát az elektronok nem tudnak közelebb kerülni, mint már vannak.

A két töltött test közötti vonzás vagy visszatükrözés erőssége vagy erő kiszámítható az alábbiakkal Coulomb törvénye:

F = kq₁q₂/ r²

Itt F az erő, k arányossági tényező, q₁ és q₂ a két elektromos töltés, és r a kettő középpontja közötti távolság díjak. A centiméter-gram-másodperces egységek rendszerében k vákuumban 1-re állítja. A méter-kilogramm másodperc (SI) egységrendszerben a k vákuumban 8,98 × 109 newton négyzetméter négyzet alakú coulombra vonatkozik. Míg a protonok és az ionok mérhető méretűek, addig Coulomb törvénye pont töltésként kezeli őket.

Fontos megjegyezni, hogy a két töltés közötti erő közvetlenül arányos az egyes töltések nagyságával és fordítva arányos a köztük lévő távolság négyzetével.

Beállíthat egy nagyon egyszerű kísérletet Coulomb törvényének ellenőrzésére. Felfüggesszen két azonos gömbölyű gömböt és töltsön el egy elhanyagolható tömegű húrból. Három erő hat a golyókra: a súly (mg), a húr feszültsége (T) és az elektromos erő (F). Mivel a golyók ugyanazt a töltést hordozzák, ők taszítják egymást. Egyensúlyban:

T sin θ = F és T cos θ = mg

Ha Coulomb törvénye helyes:

F = mg tan θ

Coulomb törvénye rendkívül fontos a kémia és a fizika, mert leírja az atom részei és az erő közötti erőt atomok, ionok, molekulák és molekulák részei. Ahogy a töltött részecskék vagy ionok közötti távolság növekszik, csökken a vonzás vagy visszatükröződés képessége közöttük, és egy ionos kötés kevésbé kedvező. Amikor a töltött részecskék közelebb kerülnek egymáshoz, növekszik az energia, és az ionos kötés kedvezőbb.

Elvihető kulcsok: elektrosztatikus erő

• Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme"Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. pp. 569–577.
• Stewart, Joseph (2001). "Köztes elektromágneses elmélet." World Science. o. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tipler, Paul A.; Mosca, Gene (2008). "Fizika a tudósok és mérnökök számára." (6. kiadás) New York: W. H. Freeman és a társaság. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Young, Hugh D.; Freedman, A. Roger (2010). "Sears és Zemansky egyetemi fizika: a modern fizikával." (13. kiadás) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.