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

చార్జ్డ్ బాడీల మధ్య పరస్పర చర్య ఉంటుంది, దీని ద్వారా అవి ఒకదానికొకటి ఆకర్షించగలవు లేదా తిప్పికొట్టగలవు. కూలంబ్ చట్టం ఈ శక్తిని వివరిస్తుంది మరియు శరీరం యొక్క పరిమాణం మరియు ఆకృతిని బట్టి దాని ప్రభావం యొక్క పరిధిని చూపుతుంది. ఈ భౌతిక చట్టం ఈ వ్యాసంలో చర్చించబడుతుంది.

స్టేషనరీ పాయింట్ ఛార్జీలు

కూలంబ్ యొక్క చట్టం ఇతర వస్తువుల నుండి దూరం కంటే చాలా తక్కువగా ఉండే స్థిర శరీరాలకు వర్తిస్తుంది. అటువంటి శరీరాలపై కేంద్రీకృతమై ఉన్న పాయింట్ విద్యుత్ ఛార్జ్ ఉంది. భౌతిక సమస్యలను పరిష్కరించేటప్పుడు, సందేహాస్పద శరీరాల పరిమాణాలు నిర్లక్ష్యం చేయబడతాయి, ఎందుకంటే అవి పెద్దగా పట్టింపు లేదు.

ఆచరణలో, విశ్రాంతి పాయింట్ ఛార్జీలు క్రింది విధంగా చిత్రీకరించబడ్డాయి:

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

గమనిక! విశ్రాంతి ఛార్జీలు ఒకదానికొకటి ఇచ్చిన దూరంలో ఉన్నాయి, ఇది సమస్యలలో సాధారణంగా r అక్షరంతో సూచించబడుతుంది. పేపర్‌లో మేము ఈ ఛార్జీలను వాక్యూమ్‌లో పరిశీలిస్తాము.

చార్లెస్ కూలంబ్ యొక్క టోర్షన్ స్కేల్స్

1777లో కూలంబ్‌చే అభివృద్ధి చేయబడిన ఈ పరికరం శక్తి యొక్క ఆధారపడటాన్ని పొందడంలో సహాయపడింది, తరువాత అతని పేరు పెట్టబడింది. ఇది పాయింట్ ఛార్జీలు అలాగే అయస్కాంత ధ్రువాల పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

టోర్షన్ స్కేల్స్‌లో ఒక చిన్న సిల్క్ థ్రెడ్ ఉంటుంది, ఇది నిలువు సమతలంలో ఉంది, దానిపై సమతుల్య లివర్ వేలాడుతోంది. లివర్ చివర్లలో పాయింట్ ఛార్జీలు ఉన్నాయి.

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, మీరు సంభవించే శక్తుల టార్క్ను కనుగొనవచ్చు.

చార్లెస్ కూలంబ్ యొక్క టోర్షనల్ స్కేల్స్ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

అనుపాతత k యొక్క గుణకం మరియు విద్యుత్ స్థిరాంకం

కూలంబ్స్ లా ఫార్ములాలో పారామితులు k ఉన్నాయి, అనుపాత గుణకం లేదా - విద్యుత్ స్థిరాంకం. విద్యుత్ స్థిరాంకం అనేక రిఫరెన్స్ పుస్తకాలు, పాఠ్యపుస్తకాలు, ఇంటర్నెట్‌లో ప్రదర్శించబడింది మరియు దానిని లెక్కించాల్సిన అవసరం లేదు! వాక్యూమ్‌లో అనుపాతత గుణకం ఆధారంగా బాగా తెలిసిన సూత్రాన్ని ఉపయోగించి కనుగొనవచ్చు:

ఇక్కడ - విద్యుత్ స్థిరాంకం,

- సంఖ్య పై,

- శూన్యంలో అనుపాతత యొక్క గుణకం.

అదనపు సమాచారం! పై పారామితులను తెలియకుండా, రెండు పాయింట్ల విద్యుత్ ఛార్జీల మధ్య పరస్పర శక్తిని కనుగొనడం అసాధ్యం.
కూలంబ్ చట్టం యొక్క సూత్రీకరణ మరియు సూత్రం

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

శూన్యంలోని రెండు విశ్రాంతి పాయింట్ ఛార్జీల పరస్పర చర్య ఈ ఛార్జీల ఉత్పత్తికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వాటి మధ్య దూరం యొక్క వర్గానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. మరియు ఛార్జీల ఉత్పత్తిని మాడ్యులో తీసుకోవాలి!

ఈ ఫార్ములాలో q₁ మరియు q₂ - పాయింట్ ఛార్జీలు, పరిగణించబడే సంస్థలు; ఆర్² - ఈ శరీరాల మధ్య ఒక విమానంలో దూరం, చతురస్రంగా తీసుకోబడుతుంది; k అనేది అనుపాత కారకం ( వాక్యూమ్ కోసం).

కూలంబ్ ఫోర్స్ యొక్క దిశ మరియు సూత్రం యొక్క వెక్టర్ రూపం

సూత్రాన్ని పూర్తిగా అర్థం చేసుకోవడానికి కూలంబ్ నియమాన్ని దృశ్యమానంగా చిత్రీకరించవచ్చు:

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

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

అలాగే, ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ సమస్యలను పరిష్కరిస్తున్నప్పుడు, ఒక ముఖ్యమైన నియమాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడం అవసరం: అదే పేరుతో ఉన్న విద్యుత్ ఛార్జీలు తిప్పికొడతాయి మరియు వ్యతిరేక పేరు గల ఛార్జీలు ఆకర్షిస్తాయి. ఇది చిత్రంలో పరస్పర శక్తుల స్థానాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.

వ్యతిరేక ఛార్జీలు పరిగణించబడితే, వాటి పరస్పర శక్తులు ఒకదానికొకటి మళ్ళించబడతాయి, వాటి ఆకర్షణను సూచిస్తాయి.

వెక్టర్ రూపంలో ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం యొక్క సూత్రం క్రింది విధంగా సూచించబడుతుంది:

- ఛార్జ్ q2 వైపున ఉన్న పాయింట్ ఛార్జ్ q1పై పనిచేసే శక్తి,

- q1ని ఛార్జ్ చేయడానికి వ్యాసార్థం-వెక్టార్ కనెక్ట్ చేసే ఛార్జ్ q2,

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 చేయబడుతుంది.

కూలంబ్ చట్టం ఆచరణలో ఎక్కడ వర్తిస్తుంది

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

ప్రసిద్ధ భౌతిక శాస్త్రవేత్త యొక్క పని వివిధ పరికరాలు, సాధనాలు, ఉపకరణాలను కనిపెట్టే ప్రక్రియలో ఉపయోగించబడింది. ఉదాహరణకు, మెరుపు రాడ్.

పిడుగులు పడే సమయంలో మెరుపు రాడ్‌లను ఉపయోగించి ఇళ్లు మరియు భవనాలు పిడుగుల నుండి రక్షించబడతాయి. అందువలన, విద్యుత్ పరికరాల రక్షణ డిగ్రీ పెరిగింది.

మెరుపు కడ్డీలు క్రింది సూత్రంపై పని చేస్తాయి: ఉరుములతో కూడిన సమయంలో బలమైన ఇండక్షన్ ఛార్జీలు క్రమంగా భూమిపై పేరుకుపోతాయి, ఇవి పైకి లేచి మేఘాలకు ఆకర్షితులవుతాయి. ఇది భూమిపై గణనీయమైన విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది. మెరుపు రాడ్ దగ్గర, విద్యుత్ క్షేత్రం బలంగా మారుతుంది, తద్వారా పరికరం యొక్క కొన నుండి కరోనా ఎలక్ట్రిక్ ఛార్జ్ మండుతుంది.

అప్పుడు భూమిపై ఏర్పడిన ఛార్జ్ వ్యతిరేక గుర్తుతో క్లౌడ్ ఛార్జ్‌కు ఆకర్షించబడటం ప్రారంభమవుతుంది, ఎందుకంటే ఇది చార్లెస్ కూలంబ్ చట్టం ప్రకారం ఉండాలి. అప్పుడు గాలి అయనీకరణం చెందుతుంది మరియు మెరుపు కడ్డీ చివరిలో విద్యుత్ క్షేత్ర బలం తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, భవనంలోకి మెరుపు ప్రవేశించే ప్రమాదం తక్కువగా ఉంటుంది.

దయచేసి గమనించండి! మెరుపు తీగతో భవనం కొట్టినట్లయితే, అగ్ని ఉండదు, మరియు శక్తి మొత్తం భూమిలోకి వెళుతుంది.

కూలంబ్ చట్టం ఆధారంగా, "పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్" అనే పరికరం అభివృద్ధి చేయబడింది మరియు ఈ రోజు చాలా డిమాండ్ ఉంది.

ఈ పరికరం బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది దానిలోకి ప్రవేశించే కణాల శక్తిని పెంచుతుంది.

కూలంబ్ చట్టంలో శక్తుల దిశ

పైన చెప్పినట్లుగా, రెండు పాయింట్ల విద్యుత్ ఛార్జీల పరస్పర శక్తుల దిశ వారి ధ్రువణతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అంటే, అదే-పొరుగు ఛార్జీలు తిప్పికొడతాయి మరియు వ్యతిరేక-పొరుగు ఛార్జీలు ఆకర్షిస్తాయి.

కూలంబ్ శక్తులను వ్యాసార్థం-వెక్టర్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఎందుకంటే అవి వ్యాసార్థం-వెక్టార్ వలె ఉంటాయి. అవి వాటి మధ్య గీసిన రేఖ వెంట దర్శకత్వం వహించబడతాయి.

కొన్ని శారీరక సమస్యలలో సంక్లిష్టమైన ఆకారం యొక్క శరీరాలు ఉన్నాయి, వీటిని పాయింట్ ఎలెక్ట్రిక్ చార్జ్‌గా తీసుకోలేము, అనగా దాని పరిమాణాన్ని నిర్లక్ష్యం చేయడం. ఈ పరిస్థితిలో, ప్రశ్నలోని శరీరాన్ని అనేక చిన్న భాగాలుగా విభజించాలి మరియు ప్రతి భాగాన్ని విడిగా లెక్కించాలి, కూలంబ్ చట్టాన్ని వర్తింపజేయాలి.

విభజనలో పొందిన శక్తి వెక్టర్స్ బీజగణితం మరియు జ్యామితి నియమాల ద్వారా సంగ్రహించబడ్డాయి. ఫలితం ఫలిత శక్తి, ఇది సమస్యకు సమాధానంగా ఉంటుంది.పరిష్కారం యొక్క ఈ పద్ధతిని తరచుగా త్రిభుజ పద్ధతిగా సూచిస్తారు.

చట్టం యొక్క ఆవిష్కరణ చరిత్ర

పైన చర్చించిన చట్టం ద్వారా రెండు పాయింట్ల అభియోగాల పరస్పర చర్య మొదటిసారిగా 1785లో చార్లెస్ కూలంబ్ చేత నిరూపించబడింది. భౌతిక శాస్త్రవేత్త టోర్షన్ స్కేల్స్ ఉపయోగించి రూపొందించిన చట్టం యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని నిరూపించగలిగాడు, దీని ఆపరేషన్ సూత్రం కూడా వ్యాసంలో ప్రదర్శించబడింది.

గోళాకార కెపాసిటర్ లోపల విద్యుత్ ఛార్జ్ లేదని కూలంబ్ నిరూపించాడు. ప్రశ్నార్థకమైన శరీరాల మధ్య దూరాన్ని మార్చడం ద్వారా ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల పరిమాణాన్ని మార్చవచ్చని అతను ఈ విధంగా పేర్కొన్నాడు.

అందువల్ల, కూలంబ్ యొక్క చట్టం ఇప్పటికీ ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన చట్టం, దీని ఆధారంగా అనేక గొప్ప ఆవిష్కరణలు చేయబడ్డాయి. ఈ వ్యాసంలో, చట్టం యొక్క అధికారిక సూత్రీకరణ సమర్పించబడింది మరియు దాని భాగాలు వివరంగా వివరించబడ్డాయి.

సంబంధిత కథనాలు: