Hvad er Coulombs -styrken mellem to punktsafgifter placeret i forskellige medier?

Coulombs lov i et vakuum

Det grundlæggende forhold for Coulombs styrke mellem to punktsafgifter i et vakuum er:

* f =k * (Q1 * q2) / r²

Hvor:

* f er kraften (i Newtons, n)

* k er Coulombs konstante (ca. 8.98755 × 10⁹ N⋅m²/c²)

* q1 og q2 er størrelsen på de to afgifter (i Coulombs, C)

* r er afstanden mellem ladningerne (i meter, m)

Indflydelsen af ​​dielektriske materialer

Når du lægger ladninger i forskellige dielektriske materialer (isolatorer), ændres kraften mellem dem på grund af et fænomen kaldet polarisering . Sådan fungerer det:

1. polarisering: Det elektriske felt, der er oprettet af ladningerne, får molekylerne af det dielektriske materiale til at justere. Denne justering skaber et modsat elektrisk felt inden for materialet.

2. reduceret kraft: Det modsatte elektriske felt fra det polariserede dielektriske annullerer delvist det originale elektriske felt fra ladningerne. Dette resulterer i en * reduceret * kraft mellem anklagerne.

den dielektriske konstant (κ)

I hvilket omfang et dielektrisk materiale reducerer kraften mellem ladninger kvantificeres ved dens dielektriske konstant (K) . En højere dielektrisk konstant betyder, at kraften reduceres mere markant.

* κ =1 til et vakuum

* κ> 1 For alle andre materialer (f.eks. har vand en κ på omkring 80)

Ændring af Coulombs lov for dielektriske materialer

For at redegøre for det dielektriske materiale ændrer vi Coulombs lov:

* f =(k / κ) * (q1 * q2) / r²

eksempel

Forestil dig, at du har to afgifter, Q1 og Q2, adskilt af en afstand R i et vakuum. Nu placerer du dem i et materiale med en dielektrisk konstant på κ =4. Kraften mellem dem reduceres til en fjerdedel af dens oprindelige værdi.

vigtige noter

* forskellige dielektriske konstanter: Hvis ladningerne er i forskellige materialer med forskellige dielektriske konstanter, skal du overveje den effektive dielektriske konstant for mediet mellem ladningerne.

* mere komplekse situationer: For mere komplekse scenarier (ladninger i forskellige formede materialer osv.), Skal du muligvis bruge mere avancerede teknikker som at løse til den elektriske feltfordeling inden for materialerne.

Fortæl mig, hvis du gerne vil have et mere specifikt eksempel eller have yderligere spørgsmål!