Coulombin voima

author
2 minutes, 17 seconds Read

Coulombin voima, jota kutsutaan myös sähköstaattiseksi voimaksi tai Coulombin vuorovaikutukseksi, hiukkasten tai esineiden vetovoima tai hylkiminen niiden sähkövarauksen vuoksi. Yksi fysiikan perusvoimista, sähkövoima on saanut nimensä ranskalaisen fyysikon Charles-Augustin de Coulombin mukaan, joka vuonna 1785 julkaisi tulokset kokeellisesta tutkimuksesta, joka koski tämän voiman oikeaa kvantitatiivista kuvausta.

Lue lisää aiheesta
sähkö: Sähköstatiikka
…tasapainoasemat nopeasti, koska sähkövoima on erittäin voimakas. Sähköstatiikan matemaattiset menetelmät mahdollistavat…

Kaksi samankaltaista sähkövarausta, molemmat positiivisia tai molemmat negatiivisia, hylkivät toisiaan niiden keskipisteiden välistä suoraa viivaa pitkin. Kaksi toisistaan poikkeavaa sähkövarausta, toinen positiivinen, toinen negatiivinen, vetävät toisiaan puoleensa niiden keskipisteet yhdistävää suoraa viivaa pitkin. Sähköinen voima toimii varausten välillä vähintään 10-16 metrin etäisyydelle asti eli noin kymmenesosaan atomiytimien halkaisijasta. Ytimissä olevat protonit hylkivät toisiaan positiivisen varauksensa vuoksi, mutta ytimet pysyvät yhdessä toisen fysikaalisen perusvoiman, vahvan vuorovaikutuksen eli ydinvoiman vuoksi, joka on sähköistä voimaa voimakkaampi. Massiivisia, mutta sähköisesti neutraaleja tähtitieteellisiä kappaleita, kuten planeettoja ja tähtiä, sitoo aurinkokunnissa ja galakseissa toisiinsa toinenkin fysikaalinen perusvoima, gravitaatio, joka on sähkövoimaa paljon heikompi, mutta aina vetovoimainen ja suurilla etäisyyksillä hallitseva voima. Näiden ääripäiden välisillä etäisyyksillä, mukaan lukien jokapäiväisen elämän etäisyydet, ainoa merkittävä fysikaalinen voima on sähköinen voima sen monine muunnoksineen yhdessä siihen liittyvän magneettisen voiman kanssa.

Sähköisen voiman F suuruus on suoraan verrannollinen yhden sähkövarauksen q1 määrään kerrottuna toisella sähkövarauksella q2 ja kääntäen verrannollinen niiden keskipisteiden välisen etäisyyden r neliöön. Yhtälön muodossa ilmaistuna tämä Coulombin laiksi kutsuttu suhde voidaan suhteellisuustekijän k avulla kirjoittaa seuraavasti: F = kq1q2/r2. Senttimetri-gramma-sekunnin yksikköjärjestelmässä suhteellisuuskerroin k tyhjiössä on yhtä suuri kuin 1, ja yksikkösähkövaraus määritellään Coulombin lailla. Jos tyhjiössä kahden samanarvoisen, senttimetrin etäisyydellä toisistaan olevan sähkövarauksen välille syntyy yhden yksikön (yhden dyynin) suuruinen sähköinen voima, kummankin varauksen määrä on yksi sähköstaattinen yksikkö, esu, eli statcoulomb. Metri-kilogrammasekunti- ja SI-järjestelmissä voiman yksikkö (newton), varauksen yksikkö (coulomb) ja etäisyyden yksikkö (metri) määritellään kaikki Coulombin laista riippumatta, joten suhteellisuuskerroin k on rajoitettu ottamaan näiden määritelmien mukainen arvo, nimittäin k on tyhjiössä yhtä suuri kuin 8,98 × 109 newtonia neliömetrissä neliökoulombia kohti. Tämä k:n arvon valinta mahdollistaa sen, että käytännön sähköiset yksiköt, kuten ampeeri ja voltti, voidaan sisällyttää samaan järjestelmään yleisten metristen mekaanisten yksiköiden, kuten metri ja kilogramma, kanssa.

Similar Posts

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.