Kulon qonuni

Vikipediya, ochiq ensiklopediya
Navigatsiya qismiga oʻtish Qidirish qismiga oʻtish
Ikki q1 va q2 nuqtaviy zaryadlar orasidagi F elektrostatik kuchning kattaligi zaryadlar kattaliklarining koʻpaytmasiga toʻgʻri proporsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir. Birxil ishorali zaryadlar bir-birini itaradi va qarama-qarshi zaryadlar oʻzaro tortishadi.

Kulon qonuni fizikaning eksperimental qonuni[1] boʻlib, u ikki harakatsiz, elektr zaryadlangan zarrachalar orasidagi kuch miqdorini aniqlaydi. Tinch holatda zaryadlangan jismlar orasidagi elektr taʼsir kuchi shartli ravishda elektrostatik kuch yoki Kulon kuchi deb ataladi[2]. Qonun ilgari maʼlum boʻlsa-da, u birinchi marta 1785-yilda fransuz fizigi Sharl-Augustin de Kulon tomonidan nashr etilgan. Kulon qonuni elektromagnitizm nazariyasini ishlab chiqishda muhim ahamiyatga ega edi, ehtimol uning boshlangʻich nuqtasi[3] deyish ham mukin, chunki u elektr zaryadining miqdorini mazmunli muhokama qilish imkonini berdi[4].

Qonunga koʻra, ikkita nuqtaviy zaryad oʻrtasidagi tortishish yoki itarilish kuchining kattaligi zaryadlar miqdorining koʻpaytmasiga toʻgʻri proporsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir[5].

Bu yerda K yoki ke Kulon doimiysi (ke8.988×109 N⋅m2⋅C−2)[3], |q1| va |q2| zaryadlarning moduli, skalyar r esa zaryadlar orasidagi masofadir.

Kuch ikki zaryadni tutashtiruvchi toʻgʻri chiziq boʻylab yoʻnaladi. Agar zaryadlar bir xil ishora ega boʻlsa, ular orasidagi elektrostatik kuch itaruvchidir; agar ular turli xil ishoralarga ega boʻlsa, ular orasidagi kuch tortishuvchidir.

Tarix[tahrir | manbasini tahrirlash]

Charlz-Agustin de Kulon

Oʻrta yer dengizi atrofidagi qadimgi madaniyatlar baʼzi narsalarni, masalan, qahrabo tayoqlarini soch tolasi va qogʻoz kabi yengil narsalarni oʻziga tortishi uchun mushukning moʻynasi bilan ishqalanishi mumkinligini bilishgan. Milodlik Fales miloddan avvalgi 600-yillarda[6] statik elektrning birinchi qayd qilingan tavsifini ishqalanish natijasida qahrabo parchasini magnitlashi mumkinligini payqagan[7][8].

1600-yilda ingliz olimi Uilyam Gilbert elektr va magnitlanishni sinchkovlik bilan oʻrganib chiqdi. Bu esa qahraboni ishqalash natijasida hosil boʻladigan statik elektrdan lodestone effektini hosil qiladi[9]. U yangi lotinchaelectricus“ („qahrabo“ yoki „qahrabo oʻxshash“, ἤλεκτρον -elektron, yunoncha „qahrabo“) soʻzini fanga kirtdi. Bu soʻz dastlab ishqalangandan keyin mayda narsalarni oʻziga tortish xususiyatini ifodalashda ishlatilgan[10]. Bu assotsiatsiya inglizcha „electric“ va „electicity“ soʻzlarini keltirib chiqardi, bu soʻzlar birinchi marta 1646-yilda Tomas BraunningPseudodoxia Epidemica“ asarida chop etilgan[11].

Daniel Bernoulli[12] va Alessandro Volta XVIII asrning dastlabki tadqiqotchilari elektrosatik kuchning masofa ortishi bilan gravitatsion kuch kabi kamayishiga (yaʼni, masofaning teskari kvadrati kabi) shubha qilganlar. Ularning ikkalasi ham kondansator plitalari orasidagi kuchni oʻlchagan. 1758-yilda esa Franz Aepinus teskari kvadrat qonunini taxmin qilgan[13].

Elektr zaryadlangan sharlar bilan oʻtkazilgan tajribalarga asoslanib, ingliz Joseph Priestley birinchilardan boʻlib elektr kuchi Nyutonning universal gravitatsiya qonuniga oʻxshash teskari kvadrat qonuniga amal qilishini taklif qildi. Biroq, u bu haqda umumlashtirmadi va batafsil maʼlumot bermadi[14]. 1767-yilda u zaryadlar orasidagi kuch masofaning kvadratiga teskari ravishda oʻzgaradi deb taxmin qildi[15][16].

1769-yilda Shotlandiya fizigi John Robison oʻz oʻlchovlariga koʻra, bir xil ishorali zaryadga ega boʻlgan ikkita shar oʻrtasidagi itarish kuchi x−2.06 oʻzgarishini eʼlon qildi[17].

1770-yillarning boshlarida zaryadlangan jismlar orasidagi taʼsir kuchi zaryadlar orasidagi masofaga ham, zaryadlar miqdorigaga ham bogʻliqligi angliyalik Henry Cavendish tomonidan allaqachon kashf etilgan, ammo u buni nashr ettirmagan[18].

Qonunning skalar shakli[tahrir | manbasini tahrirlash]

Kulon qonunini oddiy matematik ifoda sifatida ifodalash mumkin. Skalyar qiymat ikki nuqtaviy zaryadlar q1 va q2 orasidagi elektrostatik kuch F vektorining modulini beradi, lekin uning yoʻnalishi koʻrsatmaydi. Agar r zaryadlar orasidagi masofa boʻlsa, kuchning moduli

ke koeffitsient Kulon doimiysi deb ataladi va u 1/4πε0 ga teng. Bu yerda ε0 elektr doimiysi ; ke = 8.988×109 N⋅m2⋅C−2. Agar q1q2 koʻpaytma musbat boʻlsa, ikki zaryad oʻrtasidagi kuch itaruvchi; agar koʻpaytma manfiy boʻlsa, ular orasidagi kuch tortishuvchi kuch boʻladi[19].

Qonunning vektor shakli[tahrir | manbasini tahrirlash]

Rasmda F1 vektori q1 ga taʼsir etuvchi kuch, F2 vektori esa q2 ga taʼsir etuvchi kuch. q1q2 > 0 boʻlganda kuchlar itaruvchi (rasmdagi kabi) va q1q2 < 0 boʻlganda kuchlar tortishuvchi (tasvirga qarama-qarshi). Kuchlarning moduli har doim teng boʻladi.

Vektor koʻrinishidagi Kulon qonuni shuni koʻrsatadiki, zaryad r1 holatida q1, r2 holatidagi boshqa q2 zaryadga yaqin joyda vakuumda sodir boʻlgan F1 elektrostatik kuch

ga teng.[20] Bu yerda Failed to parse (SVG with PNG fallback (MathML can be enabled via browser plugin): Invalid response ("Math extension cannot connect to Restbase.") from server "/mathoid/local/v1/":): {\textstyle \boldsymbol{r}_{12} = \boldsymbol{r}_1 — \boldsymbol{r}_2} zaryadlar orasidagi vektor masofa, birlik vektor boʻlib q2 dan q1 ga yoʻnalgan va elektr doimiysi.

Nyutonning uchinchi qonuniga koʻra zaryadga taʼsir qiluvchi elektrostatik kuch .

Diskret zaryadlar tizimi[tahrir | manbasini tahrirlash]

Superpozitsiya prinsipi Kulon qonunini istalgan sonli nuqtaviy zaryadlarni oʻz ichiga olgan holda kengaytirishga imkon beradi. Nuqtaviy zaryadlar sistemasida bitta nuqtaviy zaryadga qolgan zaryadlar tomonidan taʼsir qiluvchi kuchlarning vektor yigʻindisiga teng. Natijaviy kuch vektori oʻsha nuqtadagi elektr maydon vektoriga parallel boʻlib.

q zaryadga r masofadagi N ta zarralar sistemasi tomonidan taʼsir qiluvchi kuch[21]

qayerda va i zaryadning mos ravishda modili va joylashuvi. yoʻnalishdagi birlik vektor[22].

Elektr maydon[tahrir | manbasini tahrirlash]

Agar ikkita zaryad bir xil ishoraga ega boʻlsa, ular orasidagi elektrostatik kuch itaruvchidir; agar ular turli ishorali boʻlsa, ular orasidagi kuch tortishuvchidir.

Elektr maydoni — bu fazoning bir nuqtasidagi birlik sinov zaryad bilan unga taʼsir qiluvchi Kulon kuchini bogʻlaydigan vektor maydoni[21]. . Eng oddiy holatda, maydon faqat bitta manba nuqtaviy zaryad tomonidan hosil qilinadi deb hisoblanadi. Umuman olganda, maydon superpozitsiya printsipi boʻyicha umumiy hissa qoʻshadigan zaryadlarni taqsimlash orqali yaratilishi mumkin.

Agar maydon manbasi musbat nuqtaviy zaryad boʻlsa, maydon kuch chiziqlari musbat zaryaddan radial tashqariga qarab yoʻnalgan boʻladi. Yaʼni bu maydonga musbat nuqtaviy sinov zaryadi joylashtirilsa u tashqariga harakatlanardi. Manfiy nuqtaviy manba zaryadi uchun maydon kuch chiziqlari yoʻnalishi ichkariga toʻgʻri keladi.

Elektr maydonining kattaligi E ni Kulon qonunidan olish mumkin. Nuqtaviy zaryadlardan birini manba, ikkinchisini sinov zaryadi sifatida tanlab olinadi. Kulon qonunidan kelib chiqadiki, q elektr manbai tomonidan hosil qilinadigan elektr maydonining kattaligi undan maʼlum r masofada (vakuumda) quyidagiga teng boʻladi

N ta qi zaryadlar sistemasining ri masofada hosil qilgan maydon kuchlanganligi superpozitsiya prinsipi orqali hisoblab topiladi

Shuningdek qarang[tahrir | manbasini tahrirlash]

 

Manbalar[tahrir | manbasini tahrirlash]

  1. Huray, Paul G.. Maxwell's equations. Hoboken, N.J.: Wiley, 2010 — 8, 57 bet. ISBN 978-0-470-54991-9. OCLC 739118459. 
  2. Halliday, David. Fundamentals of Physics. John Wiley & Sons, 2013 — 609, 611 bet. ISBN 9781118230718. 
  3. 3,0 3,1 Huray, Paul G.. Maxwell's equations. Hoboken, N.J.: Wiley, 2010 — 8, 57 bet. ISBN 978-0-470-54991-9. OCLC 739118459. 
  4. Roller, Duane. The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1954 — 79 bet. 
  5. Coulomb (1785) "Premier mémoire sur l’électricité et le magnétisme, " Histoire de l’Académie Royale des Sciences, pp. 569-577 — Coulomb studied the repulsive force between bodies having electrical charges of the same sign:
  6. Cork, C.R. (2015). „Conductive fibres for electronic textiles“. Electronic Textiles. 3–20-bet. doi:10.1016/B978-0-08-100201-8.00002-3. ISBN 9780081002018.
  7. Stewart, Joseph. Intermediate Electromagnetic Theory. World Scientific, 2001 — 50 bet. ISBN 978-981-02-4471-2. 
  8. Simpson, Brian. Electrical Stimulation and the Relief of Pain. Elsevier Health Sciences, 2003 — 6–7 bet. ISBN 978-0-444-51258-1. 
  9. Stewart, Joseph. Intermediate Electromagnetic Theory. World Scientific, 2001 — 50 bet. ISBN 978-981-02-4471-2. 
  10. Baigrie, Brian. Electricity and Magnetism: A Historical Perspective. Greenwood Press, 2007 — 7–8 bet. ISBN 978-0-313-33358-3. 
  11. Chalmers, Gordon (1937). „The Lodestone and the Understanding of Matter in Seventeenth Century England“. Philosophy of Science. 4-jild, № 1. 75–95-bet. doi:10.1086/286445.
  12. Socin, Abel. Acta Helvetica Physico-Mathematico-Anatomico-Botanico-Medica (la). Basileae, 1760 — 224–25 bet. 
  13. Heilbron, J.L.. Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics. Los Angeles, California: University of California Press, 1979 — 460–462 and 464 (including footnote 44) bet. ISBN 978-0486406886. 
  14. Schofield, Robert E.. The Enlightenment of Joseph Priestley: A Study of his Life and Work from 1733 to 1773. University Park: Pennsylvania State University Press, 1997 — 144–56 bet. ISBN 978-0-271-01662-7. 
  15. Priestley, Joseph. The History and Present State of Electricity, with Original Experiments, London, England, 1767 — 732 bet. 
  16. Elliott, Robert S.. Electromagnetics: History, Theory, and Applications, 1999. ISBN 978-0-7803-5384-8. 
  17. Robison, John. A System of Mechanical Philosophy Murray: . London, England: Printed for J. Murray, 1822. 
  18. Experiments on Electricity: Experimental determination of the law of electric force.“,The Electrical Researches of the Honourable Henry Cavendish..., 1st Maxwell: , Cambridge, England: Cambridge University Press [1879], 1967 — 104–113 bet. 

    On pages 111 and 112 the author states: „We may therefore conclude that the electric attraction and repulsion must be inversely as some power of the distance between that of the 2 + 150 th and that of the 2 − 150 th, and there is no reason to think that it differs at all from the inverse duplicate ratio“.
  19. Coulomb’s law, Hyperphysics
  20. Feynman, Richard P.. The Feynman Lectures on Physics Vol II, 1970. ISBN 9780201021158. 
  21. 21,0 21,1 Feynman, Richard P.. The Feynman Lectures on Physics Vol II, 1970. ISBN 9780201021158.  Manba xatosi: Invalid <ref> tag; name ":1" defined multiple times with different content
  22. Coulomb’s law, University of Texas

Adabiyotlar[tahrir | manbasini tahrirlash]

Havolalar[tahrir | manbasini tahrirlash]