Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba.
Transkrypt
Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba.
TEMAT 39: Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba. Ładunek elektryczny jest podstawową cechą materii. Wszelka znana jej postać musi występować w w jednym trzech następujących stanów: o może mieć ładunek dodatni (+) o może być obojętne elektrycznie (ładunek zerowy) o może mieć ładunek ujemny (-) Zarówno dodatnie, jak i ujemne ładunki mogą mieć różne - większe, lub mniejsze wartości. Najczęściej wartość ładunku oznaczana jest literą q lub Q. Ładunki elektryczne oddziaływują ze sobą siłą elektrostatyczną (patrz Prawo Coulomba), lub (jeśli są w ruchu) siłą magnetyczną. Jednostka ładunku elektrycznego jest kolumb [C]. Jeden kulomb odpowiada ładunkowi ok. 6,24·1018 elektronów. Ładunek elektronu wynosi e=1,6·10-19 C. Zasada zachowania ładunku: W układzie odosobnionym, który nie wymienia ładunków elektrycznych z otoczeniem, algebraiczna suma wszystkich ładunków nie ulega zmianie. Jeżeli umieścimy w pewnej, niewielkiej odległości od siebie dwie kulki na których zgromadziliśmy ładunek elektryczny, zauważymy ich wzajemne oddziaływanie. Wartość siły jaką na siebie oddziałują możemy wyliczyć według prawa Coulomba. = = Gdzie, użyte we wzorze (oraz na rysunku) symbole – wielkości fizyczne i stała – oznaczają: o F - wartość siły wzajemnego oddziaływania, wyrażamy w niutonach [N]; o Q1, Q2 - wartość zgromadzonego ładunku na kuli pierwszej (1) oraz kuli drugiej (2), wyrażamy w kulombach [C]; o R - wartość odległości między środkami kul, wyrażamy w metrach [m]; o k - współczynnik proporcjonalności, którego wartość dla przypadku, kiedy ładunki znajdują się w próżni to k = 9·109 [(N·m2)/C2]. Prawo Coulomba: Wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków punktowych jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Doświadczenie: „Elektryczny Snopek” (Kliknij..) ZADANIA: 1. Oblicz siłę oddziaływania elektrostatycznego pomiędzy elektronem i jądrem w atomie wodoru, jeżeli jako średnicę atomu wodoru przyjmiesz 10-13 m. 2. Oblicz wartość siły, z jaką oddziałują na siebie dwa jednakowe ładunki o wartości 4·10-5 C, każdy z odległości 5 cm. 2. Jak zmieni się siła wzajemnego oddziaływania między dwiema naelektryzowanymi metalowymi kulkami o ładunkach q i 3q, jeżeli kulki zetkniemy ze sobą i odsuniemy na poprzednią odległość? 3. Ilokrotnie zmieni się siła odziaływania miedzy dwoma kulkami naładowanymi ładunkami 4q i 3q, jeśli rozsuniemy je na odległość dwuktrotnie większą od początkowej?