Что такое электростатические силы?

Есть несколько типов сил которые относятся к науке. Физики имеют дело с четырьмя фундаментальными силами: гравитационная сила, слабая ядерная сила, сильная ядерная сила и электромагнитная сила. Электростатическая сила связана с электромагнитной силой.

Электростатические силы притягательны или отталкивают сил между частицами, которые вызваны их электрическими зарядами. Эта сила также называется кулоновской силой или кулоновским взаимодействием и названа так по имени французского физика Шарля-Августина де Кулона, который описал эту силу в 1785 году.

Электростатическая сила действует на расстоянии около одной десятой диаметра атомного ядра или 10^-16 м. Как обвинения отталкивают друг друга, в то время как обвинения притягивают друг друга. Например, два положительно заряженных протона отталкивают друг друга, как и два катиона, два отрицательно заряженных электрона или два аниона. Протоны и электроны притягиваются друг к другу, как и катионы и анионы.

В то время как протоны и электроны притягиваются электростатическими силами, протоны не покидают ядро, чтобы соединиться с электронами, потому что они связаны друг с другом и с нейтронами сильная ядерная сила. Сильная ядерная сила намного мощнее электромагнитной, но действует на гораздо более короткое расстояние.

В некотором смысле протоны и электроны соприкасаются в атоме, потому что электроны обладают свойствами как частиц, так и волн. Длина волны электрона по размеру сравнима с атомом, поэтому электроны не могут приблизиться ближе, чем они есть.

Сила или сила притяжения или отталкивания между двумя заряженными телами может быть рассчитана с использованием Закон Кулона:

F = кк₁Q₂/р²

Здесь F - сила, k - коэффициент пропорциональности, q₁ и д₂ два электрических заряда, а г расстояние между центрами двух расходы. В системе единиц сантиметр-грамма-секунда k устанавливается равным 1 в вакууме. В системе единиц метр-килограмм-секунда (СИ) k в вакууме составляет 8,98 × 109 ньютон-квадратных метров на квадратный кулон. В то время как протоны и ионы имеют измеримые размеры, закон Кулона рассматривает их как точечные заряды.

Важно отметить, что сила между двумя зарядами прямо пропорциональна величине каждого заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Вы можете установить очень простой эксперимент, чтобы проверить закон Кулона. Подвесьте два маленьких шарика с одинаковой массой и зарядите из нити незначительной массы. На шарики будут действовать три силы: вес (мг), натяжение струны (T) и электрическая сила (F). Поскольку шары несут одинаковый заряд, они будут отталкивать друг друга. В равновесии:

T sinθ = F и T cosθ = мг

Если закон Кулона верен:

F = мг тан θ

Закон Кулона чрезвычайно важен в химия и физика, потому что она описывает силу между частями атома и между атомы, ионы, молекулы и части молекул. По мере увеличения расстояния между заряженными частицами или ионами сила притяжения или отталкивания между ними уменьшается и образуется ионная связь становится менее благоприятным. Когда заряженные частицы движутся ближе друг к другу, энергия увеличивается и ионная связь становится более благоприятной.

Ключевые выводы: электростатическая сила

• Кулон, Чарльз Августин (1788) [1785]. "Премьера воспоминания об электричестве и магнетизме"Историческая академия наук. Imprimerie Royale. стр. 569–577.
• Стюарт, Джозеф (2001). «Промежуточная электромагнитная теория». Мир Научный. п. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Типлер, Пол А.; Mosca, Gene (2008). «Физика для ученых и инженеров». (6-е изд.) Нью-Йорк: В. ЧАС. Фримен и Компания. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Янг Хью Д.; Фридман, Роджер А. (2010). «Физика Сирса и Земанского в университете: с современной физикой». (13-е изд.) Эддисон-Уэсли (Пирсон). ISBN 978-0-321-69686-1.