قانون کولن چیست ؟ آشنایی با شبیه ساز آزمایش قانون کولن به صورت آنلاین

قانون کولن (Coulomb’s law) ، یا قانون مربع معکوس کالن ، قانون فیزیکی است که برهم کنش الکترواستاتیک بین ذرات باردار الکتریکی را توصیف می کند. این قانون در سال ۱۷۸۵ توسط فیزیکدان فرانسوی چارلز آگوستین دو کولن منتشر شد و پایه ای برای توسعه نظریه الکترومغناطیسی بود. قانون کولن مشابه قانون مربع معکوس ایزاک نیوتن است که جاذبه کیهانی را توصیف می کند. قانون کولن همچنین می تواند برای استنباط قانون گاوس و بالعکس استفاده شود. این قانون به طور گسترده ای آزمایش شده است و همه مشاهدات از اصل قانون حمایت می کنند.

تعریف قانون کولن

نیروی جذب یا دافعه بین دو بار در خلا مستقیماً با مقدار مطلق حاصلضرب بارهای آنها و معکوس با مربع فاصله بین آنها متناسب است.

تعریف فرمول قانون کولن

۱-مقدار دو بار بدون علامت جایگزین می شود (یعنی بار منفی در قانون بدون علامت منفی جبران می شود).
۲-در انتهای محلول و پس از یافتن مقدار نیرو ، جهت جهت نیرو باید مشخص شود (خواه جاذب باشد یا دافعه) ، و این در بخش بعدی توضیح داده خواهد شد.
۳-واحدهای قبلی مطابق با سیستم بین المللی واحدها بودند و از نظر سیستم های دیگر متفاوت هستند.

اثبات قانون کولن

۱-نیرو متناسب با میزان بارها است.
۲-نیرو با مربع فاصله بین دو بار متناسب است.

شکل عددی قانون کولن :

می توان گفت که قانون کولن به صورت عددی به شرح زیر است:

نیروی الکترواستاتیک بین دو نقطه بار الکتریکی مستقیماً با حاصلضرب این دو بار متناسب است و با مربع فاصله بین دو بار متناسب است.

جاذبه و دافعه

اگر این دو بار از نظر نوع مشابه باشند ، در این صورت نیروی متقابل بین آنها دافعه است و اگر این دو بار از نظر نوع متفاوت باشند ، نیرو جاذبه است.

اگر بخواهیم نتیجه کل بسیاری از نیروهایی را که از بیش از یک بار بیرون می آیند محاسبه کنیم ، تأثیر هر بار را بر دیگر بارها مطالعه می کنیم و سپس آن نیروهای ظاهر شده را در یک تحلیل، بررسی کنیم و سپس نیروهای موجود در هر محور را جمع می کنیم. و ما این را بر روی یک بردار آورده ایم که نتیجه خالص نیروهای ناشی از توزیع بارها در یک توزیع معین را نشان می دهد.

استفاده از انتگرال برای توزیع مجاور برای یافتن راحت نتیجه مفید است و این قانون با آزمایش و نه با نتیجه گیری ریاضی استنباط شد.

فرمول قانون کولن

قانون کولن از دیدگاه عددی (اسکالر) به شکل زیر بیان می‌شود:

بزرگی نیروی الکتریکی ربایشی یا رانشی بین دو ذره با بارهای q1 و q2 که در فاصله ی r از یکدیگر قرار دارند ، با حاصل ضرب اندازه ی بار دو ذره نسبت مستقیم و با مجذور فاصله ی دو ذره از هم ، نسبت وارون دارد .
که در این رابطه F نیروی الکتروستاتیکی است که دو بار به هم وارد می کنند و یکای آن N(نیوتون) است. و q بار الکتریکی با یکای C (کولن) است و r فاصله بین دو بار الکتریکی می باشد. K ثابت الکتروستاتیکی یا ثابت کولن است که مقدار آن در زیر آمده است.

آزمایش قانون کولن

آزمایش قانون کولن می تواند ما را به درک دقیق تری از این بخش مهم فیزیک برساند. برای انجام آزمایش کولن نیاز به مقادیر و شرایطی است که کاملا با این قانون برقرار باشد. در داناکوییز ابزاری آماده شده است که شما می توانید در محیطی تعاملی به تحقیق و برسی مطالعات خود در این زمینه بپردازید.

در ابزار آزمایش آنلاین قانون کولن داناکوییز دو بار با فاصله کنار هم قرار داده شده که شما از طریق بخش های مشخص شده در آن می توانید مقدار هر بار ، نوع مثبت یا منفی بودن بار ، حرکت دادن بارها و تعیین فاصله دلخواه از هم قرار داده و نتایج حاصل را به صورت آنلاین مشاهده نمایید.