Mis on elektrostaatilised jõud?

Neid on mitut tüüpi väed mis on seotud teadusega. Füüsikud tegelevad nelja põhijõuga: gravitatsioonijõud, nõrk tuumajõud, tugev tuumajõud ja elektromagnetiline jõud. Elektrostaatiline jõud on seotud elektromagnetilise jõuga.

Elektrostaatilised jõud on atraktiivsed või tõrjuvad väed osakeste vahel, mis on põhjustatud nende elektrilaengutest. Seda jõudu nimetatakse ka Coulombi jõuks või Coulombi interaktsiooniks ja seda nimetatakse Prantsuse füüsiku Charles-Augustin de Coulombi jaoks, kes kirjeldas seda jõudu 1785. aastal.

Elektrostaatiline jõud toimib aatomi tuuma läbimõõdu umbes kümnendiku ehk 10-millimeetrise vahemaa tagant^-16 m. Nagu süüdistused tõrjuvad üksteist, samas kui tasud meelitavad üksteist. Näiteks kaks positiivselt laetud prootonit tõrjuvad üksteist, nagu ka kaks katiooni, kaks negatiivselt laetud elektroni või kaks aniooni. Prootonid ja elektronid on üksteise vastu, samuti katioonid ja anioonid.

Kui prootonid ja elektronid tõmbavad ligi elektrostaatilised jõud, siis prootonid ei lahku tuumast, et elektronidega kokku saada, kuna need on üksteisega seotud ja neutronitega tugev tuumajõud. Tugev tuumajõud on palju võimsam kui elektromagnetiline jõud, kuid see toimib palju lühema vahemaa tagant.

Teatud mõttes puutuvad prootonid ja elektronid aatomis, kuna elektronidel on nii osakeste kui ka lainete omadused. Elektroni lainepikkus on suurusega võrreldav aatomiga, nii et elektronid ei pääse lähemale kui nad juba on.

Kahe laetud keha vahelise tõmbetugevuse või tõrjumise tugevust või jõudu saab arvutada, kasutades: Coulombi seadus:

F = kq₁q₂/ r²

Siin on F jõud, k on proportsionaalsustegur, q₁ ja q₂ on kaks elektrilaengut ja r on kahe keskpunkti vaheline kaugus süüdistused. Sentimeetrites-gramm-sekundites ühikutes seatakse k vaakumis võrdseks 1-ga. Ühikute meetrikundise (SI) süsteemis on k vaakumis 8,98 × 109 njuutonit ruutmeetri ruutmeetri kohta. Kui prootonitel ja ioonidel on mõõdetavad suurused, käsitleb Coulombi seadus neid punktlaengutena.

Oluline on märkida, et kahe laengu vaheline jõud on võrdeline iga laengu suurusega ja pöördvõrdeline nende vahelise kauguse ruuduga.

Coulombi seaduse kontrollimiseks saate luua väga lihtsa katse. Riputage kaks sama massiga väikest palli ja laadige tühja massist nööriga. Kuulidele mõjuvad kolm jõudu: kaal (mg), nööri tõmbetugevus (T) ja elektrijõud (F). Kuna kuulidel on sama laeng, tõrjuvad nad üksteist. Tasakaalul:

T sin θ = F ja T cos θ = mg

Kui Coulombi seadus on õige:

F = mg tan θ

Coulombi seadus on seal äärmiselt oluline keemia ja füüsika, kuna see kirjeldab jõudu aatomi osade vahel ja nende vahel aatomid, ioonid, molekulid ja nende osad. Kui laetud osakeste või ioonide vaheline kaugus suureneb, väheneb nendevaheline külgetõmbejõud või tõrjumisjõud ja moodustub iooniline side muutub vähem soodsaks. Kui laetud osakesed liiguvad üksteisele lähemale, suureneb energia ja iooniline side on soodsam.

Peamised võtmed: elektrostaatiline jõud

• Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme. "Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Varjamatu royale. lk. 569–577.
• Stewart, Joseph (2001). "Vahepealne elektromagnetiline teooria." Maailma teaduslik. lk. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tipler, Paul A.; Mosca, Gene (2008). "Füüsika teadlastele ja inseneridele." (6. väljaanne) New York: W. H Freeman ja kompanii. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Noor, Hugh D.; Freedman, Roger A. (2010). "Sears ja Zemansky ülikooli füüsika: kaasaegse füüsikaga." (13. väljaanne) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.