مقاطع تحصیلی
جستجو در منظومه
فصل 1 نیروی الکتریکی بین دو جسم باردار، به چه عامل هایی بستگی دارد و ٔ اندازه این نیروها را ازچه رابطه ای می‌توان محاسبه کرد؟ شارل آگوستین کولُن ، دانشمند فرانسوی برای نخستین بار باانجام آزمایش های ساده و هوشمندانه ای توانست عامل های مؤثر بر نیروی الکتریکی بین دو ّ ذر ه ٔباردار را که اصطالحاً بار نقطه ای خوانده می‌شود، شناسایی کند. ٔ نتیجه آزمایش های او امروزه بهنام قانون کولن خوانده می‌شود. شکل 7 ــ1 طرحی از آزمایش کولن را نشان می‌دهد.شارل آگوستین کولن 1806(ــ)م1736شارل آگوستین کولن در فرانسه به دنیا آمد.او در دانشگاه مباحث متنوعی از قبیل فلسفه،دوازده ریاضیات، سال نجوم پس و از شیمی‌فارغ را التحصیلی آموخت، و شغل در طی های شکل 7 ــ1 ترازوی پیچشی کولن. در یک سر یک میله ٔ نارسانای سبک افقیمتنوعی در شاخه های مختلف مهندسی داشت و از یک وسط گوی توسط باردار یک مثبت رشته کوچک سیم و در کشسان سر و دیگر نازک آن، یک آویخته شده قرص قرار است. یک دارد و گوی میله بااز مدتی را نیز بازگشت به خارج از پاریس در فرانسه سال گذراند. 1785 کولن پس میالدی گوی های بار منفی از حفره ای به داخل استوانه ٔ شیشه ای برده می‌شود. درجه هایی بر سطحتقریباً هم زمان با بنیامین فرانکلین آزمایش + + باردار این استوانه بارها از حک شده اندازه است گیری که زاویه ٔ زاویۀ چرخش تا چرخش میله رسیدن را به نشان حالت می‌دهد. تعادل به نیروی دست می‌مؤثر بین آید.معروف خود را در مورد اینکه نیروی بین دو درجهبار دارد، ّ ذر ه به ای با چاپ مربع رساند. ٔ فاصله نتیجه ٔ بین این آنها نسبت آزمایش که وارون به قانون کولن بیان می‌دارد:قانون تجربه ای کولن سربلند معروف بیرون شده آمده است است از و هر تاکنون آزمون و هیچ ٔ اندازه نیروی الکتریکی (الکتروستاتیکی) بین دو بار نقطه ای 1 که در راستای خط واصل آنها اثراستثنایی برای آن یافت نشده است. کولن معتقد می‌کند، با حاصل ضرب بزرگی آنها متناسب است و با مربع ٔ فاصله بین آنها نسبت وارون دارد. بنابراین،بود چنین قانونی برای قطب های مغناطیسی نیز ٔ اندازه این نیرو برابر است بابرقرار است، گرچه هیچ وقت نتوانست به چنینرابطه ای برسد. نام کولن یکی از 72 نامی‌است)2ــ1(F = k q 1 q 2که روی برج ایفل ثبت شده است. که در آن q 1 و q 2 بارهای الکتریکی دو بار نقطه ای برحسب کولن ،(C) r ٔ فاصله r 2 بین دو بار برحسبثابت کولن ()k را می‌توان بر حسب یک ضریب متر (m) ، و F بزرگی نیروی الکتریکی وارد بر هر بار برحسب نیوتون (N) است. در این رابطه k ثابتثابت دیگر به نام ضریب گذردهی الکتریکی خأل الکتروستاتیکی یا ثابت کولن نام دارد و برابر است با 20 (ε) نیز نوشت: 1 = k 2 C / 2 N.m 9 10 × 0 / 9 ≈ 2 C / 2 N.m 9 10 × 98755179 / 8 kکه در آن 0 ε 4 π در شکل ،8 ــ1 12 → F نیرویی است که بار نقطه ای q 1 به بار نقطه ای q 2 وارد می‌کند و 21 → F نیرویی2 N.m / 2 C 12 − 10 × 85 / 8 0 ε =است که بار نقطه ای q 2 به بار نقطه ای q 1 وارد می‌کند. این دو نیروی الکتریکی (بنا به قانون سومنیوتون) هم اندازه، هم راستا، و در خالف جهت همدیگرند. به عبارتی:F = 21 F = 12 F ⇒ 21 → F − = 12 → FF → F + r + → الف) نیروی الکتریکی بین دو بار21 q 1 q 2 12 الکتریکی همنام، دافعه است.شکل 8 ــ1 + r _ ب) نیروی الکتریکی بین دو بارF 12 q 2 → F 21 → q 1 الکتریکی ناهمنام، جاذبه است.ــ1 در این بخش با نیروهای بین ذ ّ ر ه های باردار (بارهای نقطه ای) سر و کار داریم. البته اگر فاصل ٔ ه یک جسم باردار با جسم باردار دیگر چنان زیاد6 باشد که بتوان از ابعاد هریک از دو جسم در مقایسه با فاصل ٔ ه بین آنها چشم پوشی کرد، می‌توان دو جسم را به صورت ذ ّ ر ه های باردار در نظر گرفت.ــ2 به ذهن سپردن این اعداد الزم نیست.