Kulon qonuni

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 (ke ≈ ×109 N⋅m2⋅C−2 8.988)[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]
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 lotincha „electricus“ („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 Braunning „Pseudodoxia 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 moduliFailed to parse (sintaktik xato): {\displaystyle |\mathbf{F}|=k_\text{e} \frac{|q_1q_2|}{r²}} koeffitsient Kulon doimiysi deb ataladi va u 1/4πε0 ga teng. Bu yerda ε0 elektr doimiysi ; ke = ×109 N⋅m2⋅C−2 8.988. 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]
Vektor koʻrinishidagi Kulon qonuni shuni koʻrsatadiki, zaryad r1 holatida q1, r2 holatidagi boshqa q2 zaryadga yaqin joyda vakuumda sodir boʻlgan F1 elektrostatik kuch
Failed to parse (sintaktik xato): {\displaystyle \mathbf{F}_1=\frac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0} \frac{\mathbf{r}_1-\mathbf{r}_2}{|\mathbf{r}_1 — \mathbf{r}_2|³} = \frac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0} \frac{\mathbf{\hat{r}}_{12}}{|\mathbf{r}_{12}|²}} ga teng.[20] Bu yerda Failed to parse (sintaktik xato): {\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]Failed to parse (sintaktik xato): {\displaystyle \mathbf{F}(\mathbf{r})={q\over4\pi\varepsilon_0} \sum_{i=1}^N q_i \frac{\mathbf{r}- \mathbf{r}_i}{|\mathbf{r}- \mathbf{r}_i|³} = {q\over 4\pi\varepsilon_0} \sum_{i=1}^N q_i {\hat{\mathbf{R}}_i\over|\mathbf{R}_i|²},} qayerda va i zaryadning mos ravishda modili va joylashuvi. yoʻnalishdagi birlik vektor[22].
Elektr maydon[tahrir | manbasini tahrirlash]
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 boʻladiFailed to parse (sintaktik xato): {\displaystyle |\mathbf{E}|=k_\text{e} \frac{|q|}{r²}} N ta qi zaryadlar sistemasining ri masofada hosil qilgan maydon kuchlanganligi superpozitsiya prinsipi orqali hisoblab topiladiFailed to parse (sintaktik xato): {\displaystyle \mathbf{E}(\mathbf{r})={1\over4\pi\varepsilon_0} \sum_{i=1}^N q_i \frac{\mathbf{r}-\mathbf{r}_i}{|\mathbf{r}-\mathbf{r}_i|³}}
Yana qarang[tahrir | manbasini tahrirlash]
- Bio-Savar qonuni
- Darwin Lagranjiani
- Electromagnit kuch
- Gauss qonuni
- Butun olam tortishish qonuni, Kulon qonuniga oʻxshashligi uchun
Manbalar[tahrir | manbasini tahrirlash]
- ↑ Huray, Paul G.. Maxwell's equations. Hoboken, N.J.: Wiley, 2010 — 8, 57 bet. ISBN 978-0-470-54991-9. OCLC 739118459.
- ↑ Halliday, David. Fundamentals of Physics. John Wiley & Sons, 2013 — 609, 611 bet. ISBN 9781118230718.
- ↑ 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.
- ↑ Roller, Duane. The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1954 — 79 bet.
- ↑ 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:
“ Il résulte donc de ces trois essais, que l'action répulsive que les deux balles électrifées de la même nature d'électricité exercent l'une sur l'autre, suit la raison inverse du carré des distances. Translation: It follows therefore from these three tests, that the repulsive force that the two balls — [that were] electrified with the same kind of electricity — exert on each other, follows the inverse proportion of the square of the distance.
” - ↑ 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.
- ↑ Stewart, Joseph. Intermediate Electromagnetic Theory. World Scientific, 2001 — 50 bet. ISBN 978-981-02-4471-2.
- ↑ Simpson, Brian. Electrical Stimulation and the Relief of Pain. Elsevier Health Sciences, 2003 — 6–7 bet. ISBN 978-0-444-51258-1.
- ↑ Stewart, Joseph. Intermediate Electromagnetic Theory. World Scientific, 2001 — 50 bet. ISBN 978-981-02-4471-2.
- ↑ Baigrie, Brian. Electricity and Magnetism: A Historical Perspective. Greenwood Press, 2007 — 7–8 bet. ISBN 978-0-313-33358-3.
- ↑ 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.
- ↑ Socin, Abel. Acta Helvetica Physico-Mathematico-Anatomico-Botanico-Medica (la). Basileae, 1760 — 224–25 bet.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ Priestley, Joseph. The History and Present State of Electricity, with Original Experiments, London, England, 1767 — 732 bet.
- ↑ Elliott, Robert S.. Electromagnetics: History, Theory, and Applications, 1999. ISBN 978-0-7803-5384-8.
- ↑ Robison, John. A System of Mechanical Philosophy Murray: . London, England: Printed for J. Murray, 1822.
- ↑ „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 + 1⁄50 th and that of the 2 − 1⁄50 th, and there is no reason to think that it differs at all from the inverse duplicate ratio“. - ↑ Coulomb’s law, Hyperphysics
- ↑ Feynman, Richard P.. The Feynman Lectures on Physics Vol II, 1970. ISBN 9780201021158.
- ↑ 21,0 21,1 Feynman, Richard P.. The Feynman Lectures on Physics Vol II, 1970. ISBN 9780201021158.
- ↑ Coulomb’s law, University of Texas
Adabiyotlar[tahrir | manbasini tahrirlash]
- Coulomb, Charles Augustin „Premier mémoire sur l’électricité et le magnétisme“,. Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale [1785], 1788 — 569–577 bet.
- Coulomb, Charles Augustin „Second mémoire sur l’électricité et le magnétisme“,. Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale [1785], 1788 — 578–611 bet.
- Coulomb, Charles Augustin „Troisième mémoire sur l’électricité et le magnétisme“,. Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale [1785], 1788 — 612–638 bet.
- Griffiths, David J.. Introduction to Electrodynamics, 3rd, Prentice Hall, 1999. ISBN 978-0-13-805326-0.
- Tamm, Igor E.. Fundamentals of the Theory of Electricity, 9th, Moscow: Mir [1976], 1979 — 23–27 bet.
- Tipler, Paul A.. Physics for Scientists and Engineers, 6th, New York: W. H. Freeman and Company, 2008. ISBN 978-0-7167-8964-2.
- Young, Hugh D.. Sears and Zemansky's University Physics : With Modern Physics, 13th, Addison-Wesley (Pearson), 2010. ISBN 978-0-321-69686-1.
Havolalar[tahrir | manbasini tahrirlash]
- PHYSNET loyihasi boʻyicha Coulomb qonuni
- Elektr va atom Wayback Machine saytida arxivlandi (2009-02-21). — onlayn darslikdan boʻlim
- Kulon qonunini oʻrgatish uchun moʻljallangan labirint oʻyini — Molecular Workbench dasturi tomonidan yaratilgan oʻyin
- Elektr zaryadlari, qutblanish, elektr quvvati, Kulon qonuni Valter Levin, 8.02 Elektr va magnitlanish, 2002-yil bahori: 1-maʼruza (video). MIT OpenCourseWare. Litsenziya: Creative Commons Attribution-Nonotijorat-Share Alike.