מהם כוחות אלקטרוסטטיים?

ישנם מספר סוגים של כוחות שקשורים למדע. פיסיקאים עוסקים בארבעת הכוחות הבסיסיים: כוח כבידה, כוח גרעיני חלש, כוח גרעיני חזק, וכוח אלקטרומגנטי. הכוח האלקטרוסטטי קשור לכוח האלקטרומגנטי.

כוחות אלקטרוסטטיים מושכים או דוחים כוחות בין חלקיקים הנגרמים על ידי המטענים החשמליים שלהם. כוח זה נקרא גם כוח קולומב או אינטראקציה של קולומב והוא נקרא כך על ידי הפיזיקאי הצרפתי שארל-אוגוסטין דה קולומב, שתיאר את הכוח בשנת 1785.

הכוח האלקטרוסטטי פועל לאורך מרחק של כעשירית הקוטר של גרעין אטומי או 10^-16 M. כמו מטענים דוחים זה את זה, בעוד שלא כמו המטענים מושכים זה את זה. לדוגמה, שני פרוטונים טעונים באופן חיובי דוחים זה את זה וכך גם שני קטיונים, שני אלקטרונים טעונים באופן שלילי, או שני אניונים. פרוטונים ואלקטרונים נמשכים זה לזה וכך גם קטיון ואנונים.

בעוד שפרוטונים ואלקטרונים נמשכים על ידי כוחות אלקטרוסטטיים, פרוטונים לא משאירים את הגרעין להיפגש עם אלקטרונים מכיוון שהם קשורים זה לזה ולנויטרונים על ידי כוח גרעיני חזק. הכוח הגרעיני החזק הוא הרבה יותר חזק מהכוח האלקטרומגנטי, אך הוא פועל לאורך מרחק הרבה יותר קצר.

במובן מסוים פרוטונים ואלקטרונים נוגעים באטום מכיוון שלאלקטרונים יש תכונות של חלקיקים וגלים כאחד. אורך הגל של אלקטרון דומה בגודל לאטום, כך שאלקטרונים לא יכולים להתקרב מכפי שהם כבר.

ניתן לחשב את חוזק או כוח המשיכה או הדחיה בין שני גופים טעונים באמצעות החוק של קולומב:

F = kq₁ש₂/ r²

כאן, F הוא הכוח, k הוא גורם מידתיות, ש₁ ו- q₂ הם שני המטענים החשמליים, ו- r הוא המרחק בין מרכזיהם של השניים חיובים. במערכת היחידות של סנטימטר גרם שנייה, k מוגדר שווה ל 1 בוואקום. במערכת היחידות של מטר-קילוגרם שנייה (SI), k בוואקום הוא 8.98 × 109 מטר מרובע ניוטון לקולומב רבוע. בעוד שלפרוטונים ויונים יש מידות ניתנות למדידה, החוק של קולומם מתייחס אליהם כאל מטעני נקודה.

חשוב לציין שהכוח בין שני מטענים הוא ביחס ישר לגודל כל מטען ויחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם.

אתה יכול להגדיר ניסוי פשוט מאוד לאימות החוק של קולומב. השעיה שני כדורים קטנים באותה המסה וטעינה מחוט המסה הזניח. שלושה כוחות יפעלו על הכדורים: המשקל (מ"ג), המתח על המיתר (T) והכוח החשמלי (F). מכיוון שהכדורים נושאים את אותה מטען, הם ידחיקו זה את זה. בשיווי משקל:

T sin θ = F ו- T cos θ = mg

אם החוק של קולומב נכון:

F = מ"ג שיזוף θ

החוק של קולומב הוא חשוב ביותר כימיה ופיזיקה מכיוון שהיא מתארת ​​את הכוח בין חלקים של אטום ובין לבין אטומים, יונים, מולקולות וחלקים של מולקולות. ככל שהמרחק בין חלקיקים או יוני טעונים גדל כוח המשיכה או הדחייה ביניהם ויוצר היווצרות של קשר יוני הופך לטובה פחות. כאשר חלקיקים טעונים מתקרבים זה לזה, האנרגיה מתגברת והדבקה היונית חיובית יותר.

טעימות עיקריות: כוח אלקטרוסטטי

• קולומב, צ'רלס אוגוסטין (1788) [1785]. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme"Histoire de l'Académie Royale des Sciences. אימפרימר רויאל. עמ '. 569–577.
• סטיוארט, ג'וזף (2001). "תיאוריה אלקטרומגנטית ביניים." עולם מדעי. ע. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• טיפלר, פול א '; מוסקה, ג'ין (2008). "פיזיקה למדענים ומהנדסים." (מהדורה 6) ניו יורק: וו. ח. פרימן וחברה. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• יאנג, יו ד.; פרידמן, רוג'ר א. (2010). "הפיזיקה של אוניברסיטת סירס וזמנסקי: עם פיזיקה מודרנית." (מהדורה 13) אדיסון-ווסלי (פירסון). ISBN 978-0-321-69686-1.