قانون کولن و میدان الکتریکی
قانون کولن نیروی بین بارهای نقطهای ساکن را بیان میکند و میدان الکتریکی را به عنوان نیرو بر واحد بار آزمایشی تعریف میکند.
Definition
قانون کولن بیان میکند که نیروی بین دو بار نقطهای در امتداد خط واصل آنها عمل میکند و بزرگی آن متناسب با حاصلضرب بارها و متناسب با عکس مربع فاصله آنها است؛ میدان الکتریکی نیروی حاصل بر واحد بار آزمایشی مثبت در هر نقطه از فضا است.
Scope
این موضوع شامل قانون نیروی مربع معکوس بین بارهای نقطهای، اصل برهمنهی، تعریف میدان الکتریکی به عنوان یک میدان برداری اطراف توزیعهای بار، و محاسبه میدانها از توزیعهای بار گسسته و پیوسته است. همچنین شامل آزمایشهای تجربی توان مربع معکوس و میدان هندسههای ساده مانند خطوط، صفحات و کرههای بار است.
Core questions
- نیروی الکترواستاتیک چگونه به بزرگی بار و فاصله بستگی دارد؟
- میدان یک توزیع بار پیوسته چگونه با برهمنهی محاسبه میشود؟
- توان مربع معکوس با چه دقتی به صورت تجربی تأیید شده است؟
Key concepts
- بار نقطهای
- قانون مربع معکوس
- برهمنهی
- بردار میدان الکتریکی
- بار آزمایشی
- توزیع بار پیوسته
Key theories
- قانون نیروی مربع معکوس
- نیروی بین بارهای نقطهای با مربع معکوس فاصله کاهش مییابد؛ آزمایشهای با دقت بالا، انحراف توان از ۲ را به کمتر از یک در میلیارد محدود میکنند، که معادل محدود کردن جرم فوتون است.
- اصل برهمنهی
- میدان کلی ناشی از بارهای متعدد، مجموع برداری میدانهای هر بار به صورت جداگانه است، که اساس عبارات انتگرالی برای میدان توزیعهای پیوسته است.
Clinical relevance
مفهوم میدان و برهمکنشهای کولنی اساس درک شتابدهندههای ذرات، طیفسنجی جرمی، یونش الکترواسپری، و نیروهای الکترواستاتیکی بین مولکولهای باردار هستند.
History
کولن نتایج ترازوی پیچشی خود را در سال ۱۷۸۵ منتشر کرد، اگرچه کاوندیش پیش از آن قانون مربع معکوس را از عدم وجود بار در داخل یک رسانای باردار استنباط کرده بود. تصویر خطوط میدان فارادی در دهه ۱۸۳۰، عمل از راه دور را به عنوان یک میدان محلی بازتعریف کرد، دیدگاهی که توسط ماکسول تثبیت شد.
Key figures
- Charles-Augustin de Coulomb
- Henry Cavendish
- Michael Faraday
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- williams1971
Frequently asked questions
- تفاوت بین نیروی الکتریکی و میدان الکتریکی چیست؟
- میدان الکتریکی خاصیتی از فضا است که توسط بارهای منبع ایجاد میشود و به عنوان نیرو بر واحد بار تعریف میشود؛ نیروی الکتریکی چیزی است که یک بار خاص در واقع هنگام قرار گرفتن در آن میدان تجربه میکند، که برابر با بار آن ضربدر میدان است.
- قانون مربع معکوس با چه دقتی شناخته شده است؟
- آزمایشهای مدرن هرگونه انحراف توان از دقیقاً ۲ را به کمتر از حدود یک در ۱۰^۹ محدود میکنند، که این امر یک حد بالای سختگیرانه برای جرم سکون فوتون نیز تعیین میکند.