de wet van Coulomb in een vacuüm

De fundamentele relatie voor de kracht van Coulomb tussen twee punten in een vacuüm is:

* f =k * (q1 * q2) / r²

Waar:

* f is de kracht (in Newton, n)

* K is de constante van Coulomb (ongeveer 8.98755 × 10⁹ n⋅m²/c²)

* Q1 en q2 zijn de magnitudes van de twee ladingen (in Coulombs, c)

* r is de afstand tussen de ladingen (in meters, m)

De invloed van diëlektrische materialen

Wanneer u ladingen in verschillende diëlektrische materialen (isolatoren) plaatst, verandert de kracht tussen hen door een fenomeen genaamd polarisatie . Hier is hoe het werkt:

1. Polarisatie: Het elektrische veld gecreëerd door de ladingen zorgt ervoor dat de moleculen van het diëlektrische materiaal worden uitgelijnd. Deze uitlijning creëert een tegengesteld elektrisch veld in het materiaal.

2. Verminderde kracht: Het tegengestelde elektrische veld van het gepolariseerde diëlektrische annuleert het oorspronkelijke elektrische veld gedeeltelijk van de ladingen. Dit resulteert in een * verminderde * kracht tussen de ladingen.

De diëlektrische constante (κ)

De mate waarin een diëlektrisch materiaal de kracht tussen ladingen vermindert, wordt gekwantificeerd door zijn diëlektrische constante (κ) . Een hogere diëlektrische constante betekent dat de kracht aanzienlijk wordt verminderd.

* κ =1 voor een vacuüm

* κ> 1 Voor alle andere materialen (bijvoorbeeld water heeft een κ van ongeveer 80)

het wijzigen van de wet van Coulomb voor diëlektrische materialen

Om rekening te houden met het diëlektrische materiaal, wijzigen we de wet van Coulomb:

* f =(k / κ) * (q1 * q2) / r²

Voorbeeld

Stel je voor dat je twee ladingen hebt, Q1 en Q2, gescheiden door een afstand R in een vacuüm. Nu plaatst u ze in een materiaal met een diëlektrische constante van κ =4. De kracht tussen hen zal worden gereduceerd tot een vierde van de oorspronkelijke waarde.

belangrijke opmerkingen

* Verschillende diëlektrische constanten: Als de ladingen zich in verschillende materialen met verschillende diëlektrische constanten bevinden, moet u rekening houden met de effectieve diëlektrische constante van het medium tussen de ladingen.

* Meer complexe situaties: Voor meer complexe scenario's (ladingen in verschillende gevormde materialen, enz.), Moet u mogelijk meer geavanceerde technieken gebruiken, zoals oplossen voor de elektrische veldverdeling binnen de materialen.

Laat het me weten als je een specifieker voorbeeld wilt of nog vragen hebt!