Hvad er virkningen af ​​mediem i Coulombs -loven?

Coulombs lov beskriver kraften mellem to punktsafgifter. I et vakuum gives kraften af:

`` `

F =k * q1 * q2 / r^2

`` `

hvor:

* f er den elektrostatiske kraft

* k er Coulombs konstante (ca. 8.98755 × 10^9 N⋅m^2/c^2)

* q1 og q2 er størrelsen på anklagerne

* r er afstanden mellem anklagerne

Når et medium (som luft, vand eller et dielektrisk materiale) er til stede mellem ladningerne, ændres kraften mellem dem. Årsagen er, at mediets bestanddelspartikler (atomer eller molekyler) kan polariseres af det elektriske felt af ladningerne. Denne polarisering skaber et modsat elektrisk felt inden for mediet, hvilket effektivt reducerer det netto elektriske felt, der opleves af ladningerne.

Effekten af ​​mediet fanges af en mængde kaldet permittiviteten (ε). Det er et mål for, hvor let et medium kan polariseres. Vakuumets permittivitet betegnes som ε₀ (ca. 8.854187817 ... × 10^-12 f/m).

Den ændrede Coulombs lov i et medium er:

`` `

F =k * q1 * q2 / (ε * r^2)

`` `

Nøglepunkter:

* Højere permittivitet betyder en svagere kraft: Kraften mellem ladninger falder, når mediets permittivitet øges.

* dielektrisk konstant: Den relative permittivitet (ε_r) er forholdet mellem mediets permittivitet og vakuums permittivitet (ε_r =ε / ε₀). Denne dimensionløse mængde fortæller os, hvor meget stærkere eller svagere kraften sammenlignes med kraften i et vakuum.

* Almindelige eksempler:

* Luft har en relativ permittivitet på ca. 1.00059, hvilket betyder, at kraften er næsten den samme som i et vakuum.

* Vand har en relativ permittivitet på ca. 80, så kraften mellem ladninger i vand reduceres markant.

Sammenfattende påvirker tilstedeværelsen af ​​et medium mellem ladninger kraften mellem dem ved at reducere den. Denne effekt kvantificeres ved hjælp af mediets permittivitet, hvilket afspejler dens evne til at blive polariseret.