Coulomb Yasası nedir?
Coulomb yasası ( Coulomb’un ters kare yasası olarak da bilinir ), iki sabit, elektrik yüklü parçacık ( elektrostatik kuvvet olarak bilinir) arasındaki kuvvet miktarını tanımlayan bir fizik yasasıdır . Coulomb yasası 1785 yılında Charles-Augustin de Coulomb tarafından keşfedilmiştir. Bu nedenle yasa ve ilgili formül onun adını almıştır.
Coulomb Yasası Tanımı
Colomb yasası, elektrik yüklü iki cisim arasındaki elektrostatik çekim veya itme kuvvetinin büyüklüğünün, yüklü cisimlerin yükünün çarpımı ile doğru orantılı ve yüklü cisimlerin merkezleri arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu belirtir.
Bu ters-kare ilişkisi, yasanın Coulomb’un ters-kare yasası olarak da anılmasının nedenidir
Bu kavram ilk tanıtıldığında kafa karıştırıcı olabilir. Aşağıdaki Coulomb Yasası formülüne bakmak, yük ve mesafe arasındaki ilişkiyi ve bunun elektrostatik kuvveti nasıl etkilediğini görselleştirmenize yardımcı olabilir (elektrostatik kuvvet, hareketsiz haldeki yüklü cisimler arasındaki elektrik kuvvetidir. Bu aynı zamanda Coulomb kuvveti olarak da bilinir).
Coulomb Yasası Formülü
Q 1 ve Q 2′nin iki cismin elektrik yükleri olduğunu düşünelim .
d, nesnelerin merkezi arasındaki mesafedir.
Yüklü nesneler bir geçirgenlik ortamına yerleştirilir ε o ε r
O zaman ‘F’ kuvvetini şu şekilde yazabiliriz:
Yukarıdaki denklem Coulomb Yasasının formülüdür. Bu formül, iki yükün birbirine uyguladığı elektrostatik kuvveti hesaplamamızı sağlar.
Coulomb Yasası Açıklaması
Videolu anlatım tercih ederseniz aşağıdaki videoyu izleyebilirsiniz:
Coulomb’un Birinci Yasası
Coulomb’un birinci yasası, benzer yüklü nesnelerin (cisimler veya parçacıklar) birbirini ittiğini ve yüklü nesnelerin (cisimler veya parçacıklar) aksine birbirini çektiğini belirtir.
Coulomb’un İkinci Yasası
Coulomb’un ikinci yasası, elektrik yüklü iki nesne arasındaki çekim veya itme kuvvetinin, yüklerinin büyüklüğü ile doğru orantılı ve aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılı olduğunu belirtir. Dolayısıyla, Coulomb’un ikinci yasasına göre,
- ‘F’, iki yüklü nesne arasındaki itme veya çekim kuvvetidir.
- ‘Q 1 ‘ ve ‘Q 2 ‘ nesnelerin elektriksel yükleridir.
- ‘d’, iki yüklü nesnenin merkezi arasındaki mesafedir.
- ‘k’, yüklü nesnelerin yerleştirildiği ortama bağlı olan bir sabittir. SI sisteminde ve MKS sisteminde k=1/4πε o ε r . Böylece, yukarıdaki denklem olur.
ε o = 8.854 × 10 -12 C2 / Nm2 değeri .
Dolayısıyla, Coulomb yasası ortam için şu şekilde yazılabilir:
O halde, havada veya vakumda ε r = 1. Dolayısıyla, hava ortamı için Coulomb yasası şu şekilde yazılabilir:
ε r’nin değeri ortama bağlı olarak değişecektir. Göreceli geçirgenlik ε r için ifade aşağıdaki gibidir;
Coulomb Yasası Prensibi
Diyelim ki biri pozitif diğeri negatif yüklü iki yüklü cisme sahipsek, birbirlerinden belirli bir mesafede tutulurlarsa birbirlerini çekecekler. Şimdi, diğerini değiştirmeden bir cismin yükünü arttırırsak, çekim kuvveti açıkça artar.
Benzer şekilde, birinci cismi değiştirmeden ikinci cismin yükünü arttırırsak, aralarındaki çekim kuvveti tekrar artar. Bu nedenle, yüklü cisimler arasındaki kuvvet, cismin veya her ikisinin yüküyle orantılıdır.
Şimdi, yüklerini Q 1 ve Q 2’de sabit tutarak, eğer onları birbirine yaklaştırırsanız, aralarındaki kuvvet artar ve eğer birbirlerinden uzaklaştırırsanız, aralarında etkiyen kuvvet azalır.
İki yük gövdesi arasındaki mesafe d ise, onlara etki eden kuvvetin d2 ile ters orantılı olduğu kanıtlanabilir.
Aynı yüklü iki cisim arasındaki bu kuvvet gelişimi tüm ortamlarda aynı değildir. Yukarıdaki formüllerde tartıştığımız gibi, ε r çeşitli ortamlar için değişecektir. Yani, ortama bağlı olarak, kuvvetin yaratılması değişebilir.
Coulomb Yasasının Sınırlamaları
- Coulomb yasası , iki ilginç yük parçacığı arasındaki ortalama çözücü molekülü sayısının büyük olması durumunda geçerlidir.
- Coulomb yasası, puan yükleri durağan ise geçerlidir.
- Suçlamalar keyfi biçimde olduğunda Coulomb yasasını uygulamak zordur. Bu nedenle, yükler keyfi biçimdeyken yükler arasındaki ‘d’ mesafesinin değerini belirleyemeyiz.
Coulomb Yasasını kim icat etti?
Coulombs yasası ilk olarak MÖ 600’de Yunan filozof Milet’li Thales tarafından gözlemlendi. iki cisim statik elektrikle yüklüyse, yüklerinin niteliğine bağlı olarak birbirlerini itecek veya çekeceklerdir. Bu sadece bir gözlemdi, ancak yüklü cisimler arasındaki çekim veya itme kuvvetini ölçmek için herhangi bir matematiksel ilişki kurmadı.
Yüzyıllar sonra, 1785’te Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb, elektrik yüklü iki cisim arasındaki gerçek matematiksel ilişkiyi yayınladı ve aralarındaki itme veya çekim kuvveti için bir denklem türetti. Bu temel bağıntı en popüler olarak Coulomb yasası olarak bilinir.
