కూలంబ్ యొక్క చట్టం, నిర్వచనం మరియు సూత్రం - విద్యుత్ పాయింట్ ఛార్జీలు మరియు వాటి పరస్పర చర్య

చార్జ్ చేయబడిన శరీరాల మధ్య పరస్పర చర్య శక్తి ఉంటుంది, దీని కారణంగా అవి ఒకదానికొకటి ఆకర్షించగలవు లేదా తిప్పికొట్టగలవు. కూలంబ్ చట్టం ఈ శక్తిని వివరిస్తుంది, శరీరం యొక్క పరిమాణం మరియు ఆకృతిని బట్టి దాని చర్య యొక్క స్థాయిని చూపుతుంది. ఈ భౌతిక చట్టం ఈ వ్యాసంలో చర్చించబడుతుంది.

స్టేషనరీ పాయింట్ ఛార్జీలు

కూలంబ్ యొక్క చట్టం ఇతర వస్తువుల నుండి వాటి దూరం కంటే చాలా తక్కువగా ఉండే స్థిర శరీరాలకు వర్తిస్తుంది. ఒక పాయింట్ ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్ అటువంటి శరీరాలపై కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. భౌతిక సమస్యలను పరిష్కరించేటప్పుడు, పరిగణించబడిన శరీరాల కొలతలు నిర్లక్ష్యం చేయబడతాయి, ఎందుకంటే అవి నిజంగా పట్టింపు లేదు.

ఆచరణలో, విశ్రాంతి సమయంలో పాయింట్ ఛార్జీలు క్రింది విధంగా చిత్రీకరించబడ్డాయి:

ఈ సందర్భంలో q₁ మరియు q₂ - ఇది అనుకూల విద్యుత్ ఛార్జీలు, మరియు కూలంబ్ ఫోర్స్ వాటిపై పనిచేస్తుంది (చిత్రంలో చూపబడలేదు). పాయింట్ లక్షణాల పరిమాణం పట్టింపు లేదు.

గమనిక! విశ్రాంతి వద్ద ఉన్న ఛార్జీలు ఒకదానికొకటి ఇచ్చిన దూరంలో ఉంటాయి, ఇది సమస్యలలో సాధారణంగా r అక్షరంతో సూచించబడుతుంది. వ్యాసంలో తదుపరి, ఈ ఛార్జీలు శూన్యంలో పరిగణించబడతాయి.

చార్లెస్ కూలంబ్ యొక్క టోర్షన్ బ్యాలెన్స్

1777లో కూలంబ్‌చే అభివృద్ధి చేయబడిన ఈ పరికరం, తరువాత అతని పేరు పెట్టబడిన శక్తి యొక్క ఆధారపడటాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడింది. దాని సహాయంతో, పాయింట్ ఛార్జీల పరస్పర చర్య, అలాగే అయస్కాంత ధ్రువాలు అధ్యయనం చేయబడతాయి.

టోర్షన్ బ్యాలెన్స్‌లో ఒక చిన్న సిల్క్ థ్రెడ్ ఒక నిలువు సమతలంలో ఉంటుంది, దాని నుండి సమతుల్య లివర్ వేలాడుతూ ఉంటుంది. పాయింట్ ఛార్జీలు లివర్ చివర్లలో ఉంటాయి.

బాహ్య శక్తుల చర్యలో, లివర్ అడ్డంగా కదలడం ప్రారంభమవుతుంది. థ్రెడ్ యొక్క సాగే శక్తితో సమతుల్యం అయ్యే వరకు లివర్ విమానంలో కదులుతుంది.

కదలిక ప్రక్రియలో, లివర్ ఒక నిర్దిష్ట కోణం ద్వారా నిలువు అక్షం నుండి వైదొలగుతుంది. ఇది d గా తీసుకోబడుతుంది మరియు దీనిని భ్రమణ కోణం అంటారు. ఈ పరామితి యొక్క విలువను తెలుసుకోవడం, ఉత్పన్నమయ్యే శక్తుల టార్క్ను కనుగొనడం సాధ్యమవుతుంది.

చార్లెస్ కూలంబ్ యొక్క టోర్షన్ బ్యాలెన్స్ ఇలా కనిపిస్తుంది:

అనుపాత కారకం k మరియు విద్యుత్ స్థిరాంకం

కూలంబ్ చట్టం యొక్క సూత్రంలో k పారామితులు ఉన్నాయి - అనుపాత గుణకం లేదా విద్యుత్ స్థిరాంకం. విద్యుత్ స్థిరాంకం అనేక రిఫరెన్స్ పుస్తకాలు, పాఠ్యపుస్తకాలు, ఇంటర్నెట్‌లో సమర్పించబడింది మరియు దానిని లెక్కించాల్సిన అవసరం లేదు! వాక్యూమ్ ప్రొపోర్షనల్ ఫ్యాక్టర్ ఆధారంగా బాగా తెలిసిన ఫార్ములా ద్వారా కనుగొనవచ్చు:

ఇక్కడ విద్యుత్ స్థిరాంకం,

- పై,

వాక్యూమ్‌లో అనుపాతత యొక్క గుణకం.

అదనపు సమాచారం! పైన అందించిన పారామితులను తెలియకుండా, రెండు పాయింట్ల విద్యుత్ ఛార్జీల మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క శక్తిని కనుగొనడానికి ఇది పని చేయదు.
కూలంబ్ చట్టం యొక్క సూత్రీకరణ మరియు సూత్రం

పైన పేర్కొన్న వాటిని సంగ్రహించడానికి, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క ప్రధాన చట్టం యొక్క అధికారిక సూత్రీకరణను ఇవ్వడం అవసరం. ఇది రూపాన్ని తీసుకుంటుంది:

వాక్యూమ్‌లో నిశ్చల స్థితిలో ఉన్న రెండు పాయింట్ ఛార్జీల పరస్పర చర్య యొక్క శక్తి ఈ ఛార్జీల ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వాటి మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అంతేకాకుండా, ఛార్జీల ఉత్పత్తిని మాడ్యులో తీసుకోవాలి!

ఈ ఫార్ములాలో q₁ మరియు q₂ పాయింట్ ఛార్జీలు, పరిగణించబడే సంస్థలు; ఆర్² - ఈ శరీరాల మధ్య విమానంలో దూరం, చతురస్రంలో తీసుకోబడింది; k అనేది అనుపాతత యొక్క గుణకం ( వాక్యూమ్ కోసం).

కూలంబ్ ఫోర్స్ యొక్క దిశ మరియు సూత్రం యొక్క వెక్టర్ రూపం

ఫార్ములా యొక్క పూర్తి అవగాహన కోసం, కూలంబ్ యొక్క చట్టాన్ని దృశ్యమానం చేయవచ్చు:

ఎఫ్_1,2 - రెండవదానికి సంబంధించి మొదటి ఛార్జ్ యొక్క పరస్పర చర్య యొక్క శక్తి.

ఎఫ్_2,1 - మొదటిదానికి సంబంధించి రెండవ ఛార్జ్ యొక్క పరస్పర చర్య యొక్క శక్తి.

అలాగే, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క సమస్యలను పరిష్కరించేటప్పుడు, ఒక ముఖ్యమైన నియమాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం: అదే పేరుతో విద్యుత్ ఛార్జీలు తిప్పికొట్టబడతాయి మరియు వ్యతిరేక ఛార్జీలు ఆకర్షిస్తాయి. చిత్రంలో పరస్పర శక్తుల స్థానం దీనిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

వ్యతిరేక ఛార్జీలను పరిగణించినట్లయితే, వారి పరస్పర చర్య యొక్క శక్తులు ఒకదానికొకటి మళ్ళించబడతాయి, వాటి ఆకర్షణను వర్ణిస్తాయి.

వెక్టర్ రూపంలో ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం యొక్క సూత్రాన్ని ఈ క్రింది విధంగా సూచించవచ్చు:

ఛార్జ్ q2 వైపు నుండి పాయింట్ ఛార్జ్ q1పై పనిచేసే శక్తి,

ఛార్జ్ q2ని ఛార్జ్ q1తో అనుసంధానించే వ్యాసార్థ వెక్టార్,

ముఖ్యమైనది! సూత్రాన్ని వెక్టర్ రూపంలో వ్రాసిన తరువాత, సంకేతాలను సరిగ్గా ఉంచడానికి రెండు పాయింట్ల విద్యుత్ ఛార్జీల పరస్పర శక్తులను అక్షం మీద అంచనా వేయాలి. ఈ చర్య ఒక లాంఛనప్రాయమైనది మరియు తరచుగా ఎటువంటి గమనికలు లేకుండా మానసికంగా నిర్వహించబడుతుంది.

కూలంబ్ చట్టం ఆచరణలో ఎక్కడ వర్తించబడుతుంది

ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక చట్టం చార్లెస్ కూలంబ్ యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన ఆవిష్కరణ, ఇది అనేక ప్రాంతాలలో దాని అనువర్తనాన్ని కనుగొంది.

ప్రసిద్ధ భౌతిక శాస్త్రవేత్త యొక్క రచనలు వివిధ పరికరాలు, పరికరాలు, ఉపకరణాలను కనిపెట్టే ప్రక్రియలో ఉపయోగించబడ్డాయి. ఉదాహరణకు, ఒక మెరుపు రాడ్.

మెరుపు రాడ్ సహాయంతో, నివాస భవనాలు మరియు భవనాలు ఉరుము సమయంలో మెరుపు నుండి రక్షించబడతాయి. అందువలన, విద్యుత్ పరికరాల రక్షణ డిగ్రీ పెరిగింది.

మెరుపు రాడ్ కింది సూత్రం ప్రకారం పనిచేస్తుంది: ఉరుములతో కూడిన వర్షం సమయంలో, బలమైన ఇండక్షన్ ఛార్జీలు క్రమంగా భూమిపై పేరుకుపోవడం ప్రారంభిస్తాయి, ఇవి పైకి లేచి మేఘాలకు ఆకర్షితులవుతాయి. ఈ సందర్భంలో, భూమిపై కాకుండా పెద్ద విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది. మెరుపు రాడ్ దగ్గర, విద్యుత్ క్షేత్రం బలంగా మారుతుంది, దీని కారణంగా పరికరం యొక్క కొన నుండి కరోనా ఎలక్ట్రిక్ ఛార్జ్ మండుతుంది.

ఇంకా, భూమిపై ఏర్పడిన ఛార్జ్ వ్యతిరేక గుర్తుతో క్లౌడ్ యొక్క ఛార్జ్‌కు ఆకర్షించబడటం ప్రారంభమవుతుంది, ఎందుకంటే ఇది చార్లెస్ కూలంబ్ చట్టం ప్రకారం ఉండాలి. ఆ తరువాత, గాలి అయనీకరణ ప్రక్రియ ద్వారా వెళుతుంది మరియు మెరుపు రాడ్ చివరలో విద్యుత్ క్షేత్ర బలం తక్కువగా మారుతుంది. అందువల్ల, భవనంలోకి మెరుపు ప్రవేశించే ప్రమాదం తక్కువగా ఉంటుంది.

గమనిక! మెరుపు రాడ్ ఇన్స్టాల్ చేయబడిన భవనం కొట్టబడితే, అప్పుడు అగ్ని ఉండదు, మరియు అన్ని శక్తి భూమిలోకి వెళుతుంది.

కూలంబ్ యొక్క చట్టం ఆధారంగా, "పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్" అనే పరికరం అభివృద్ధి చేయబడింది, దీనికి నేడు చాలా డిమాండ్ ఉంది.

ఈ పరికరంలో, ఒక బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది, ఇది దానిలోకి పడే కణాల శక్తిని పెంచుతుంది.

కూలంబ్ చట్టంలో బలగాల దిశ

పైన చెప్పినట్లుగా, రెండు పాయింట్ల విద్యుత్ ఛార్జీల పరస్పర శక్తుల దిశ వారి ధ్రువణతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆ. అదే పేరుతో ఉన్న ఛార్జీలు తిప్పికొడతాయి మరియు వ్యతిరేక ఛార్జీలు ఆకర్షిస్తాయి.

కూలంబ్ శక్తులను వ్యాసార్థ వెక్టర్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఎందుకంటే అవి వాటి మధ్య గీసిన రేఖ వెంట దర్శకత్వం వహించబడతాయి.

కొన్ని భౌతిక సమస్యలలో, సంక్లిష్ట ఆకృతి యొక్క శరీరాలు ఇవ్వబడ్డాయి, ఇది పాయింట్ ఎలెక్ట్రిక్ ఛార్జ్ కోసం తీసుకోబడదు, అనగా. దాని పరిమాణాన్ని విస్మరించండి. ఈ పరిస్థితిలో, పరిశీలనలో ఉన్న శరీరాన్ని అనేక చిన్న భాగాలుగా విభజించాలి మరియు ప్రతి భాగాన్ని కూలంబ్ చట్టాన్ని ఉపయోగించి విడిగా లెక్కించాలి.

విభజన ద్వారా పొందిన శక్తి వెక్టర్స్ బీజగణితం మరియు జ్యామితి నియమాల ప్రకారం సంగ్రహించబడ్డాయి. ఫలితం ఫలిత శక్తి, ఇది ఈ సమస్యకు సమాధానంగా ఉంటుంది. ఈ పరిష్కార పద్ధతిని తరచుగా త్రిభుజ పద్ధతి అంటారు.

చట్టం యొక్క ఆవిష్కరణ చరిత్ర

పైన పరిగణించబడిన చట్టం ద్వారా రెండు పాయింట్ ఛార్జీల పరస్పర చర్యలను చార్లెస్ కూలంబ్ 1785లో మొదటిసారిగా నిరూపించారు. భౌతిక శాస్త్రవేత్త టోర్షన్ బ్యాలెన్స్‌లను ఉపయోగించి సూత్రీకరించిన చట్టం యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని నిరూపించగలిగాడు, దీని ఆపరేషన్ సూత్రం కూడా వ్యాసంలో ప్రదర్శించబడింది.

గోళాకార కెపాసిటర్ లోపల విద్యుత్ ఛార్జ్ లేదని కూలంబ్ నిరూపించాడు. కాబట్టి పరిశీలనలో ఉన్న శరీరాల మధ్య దూరాన్ని మార్చడం ద్వారా ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల పరిమాణాన్ని మార్చవచ్చని అతను ప్రకటనకు వచ్చాడు.

అందువల్ల, కూలంబ్ యొక్క చట్టం ఇప్పటికీ ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన చట్టం, దీని ఆధారంగా అనేక గొప్ప ఆవిష్కరణలు చేయబడ్డాయి. ఈ ఆర్టికల్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లో, చట్టం యొక్క అధికారిక పదాలు సమర్పించబడ్డాయి, అలాగే దాని భాగాలు వివరంగా వివరించబడ్డాయి.

ఇలాంటి కథనాలు: