Coulomb yasası

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara
Charles Augustin de Coulomb

Coulomb yasasıya da Coulomb'un ters kare yasası, elektrik yükleri arasındaki elektrostatik etkileşimi açıklayan yasadır. 1785'te Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb tarafından açıklanmıştır.

Tarihi[değiştir | kaynağı değiştir]

Coulomb'un burulma terazisi

Coulomb, burulma terazisini kullanarak elektrik kuvvetinin 1/r2 ile orantılı olduğunu(uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu) keşfetti. Burulma terazisinde elektrik kuvveti asılı telde bir burulma oluşturur ve bu burulma açısı ölçülerek kuvvet hakkında nicel bir gözlem yapılabilir. Coulomb, deneyleri sonucunda aşağıdaki sonuçlara ulaştı:

  • Kuvvet; yükler aynı işaretli olduğunda itici, zıt işaretli olduğunda çekicidir.
  • Kuvvet, parçacıklardaki yüklerin çarpımıyla doğru orantılıdır.
  • Kuvvet, aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.

Yasa[değiştir | kaynağı değiştir]

q yükünün Q yüküne uyguladığı kuvvet, Q yükünün q yüküne uyguladığı kuvvete eşittir.

Coulomb yasası:

İki noktasal yük arasındaki elektrostatik kuvvetin büyüklüğü; yüklerin büyüklüklerinin çarpımıyla doğru, uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.

Eşitliğin skaler ve vektörel biçimleri vardır. Skaler biçim kuvvetin büyüklüğünü hesaplamak için kullanılır. Vektörel biçimde, kuvvetin yönü de hesaplanabilir.

Skaler biçim[değiştir | kaynağı değiştir]

 F = k_C \frac{|q_1| |q_2|}{r^2}

burada,

 F \ uygulanan kuvvetin büyüklüğü,
q_1 \ Birinci kütlenin yükü,
q_2 \ Diğer kütlenin yükü,
r \ Aralarındaki mesafe,
k_C Coulomb sabiti

Coulomb sabiti[değiştir | kaynağı değiştir]

 \frac{1}{\mu_0\varepsilon_0}=c_0^2
k_C = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}

Coulomb sabitinin SI'daki değeri:

\begin{align}

k_e &= \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}=\frac{c_0^2\mu_0}{4\pi}=c_0^2\cdot10^{-7}\mathrm{H\ m}^{-1}\\
               &= 8.987\ 551\ 787\ 368\ 176\ 4\cdot10^9\mathrm{N\ m^2\ C}^{-2}
\end{align}

CGS'de, yük birimi esu olarak tanımlanır, bu sebepten bu sistemde Coulomb sabiti 1 olur ve boyutsuzdur.

MKS gibi daha sık kullanılan birimlerle ölçüldüğünde, Coulomb kuvvet sabiti, k, nümerik olarak, yerçekimi sabiti G den çok daha büyük olacaktır ve dolayısıyla bu durumda yerçekimi kuvveti ihmal edilebilirdir.

Vektörel biçim[değiştir | kaynağı değiştir]

Kuvvetin hem yönünü hem de büyüklüğünü aynı anda hesaplayabilmek için, yasanın vektörel biçimini kullanmak gerekebilir.

\vec{F} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \frac{q_1 q_2 }{|\vec{r}|^3} \vec{r} =

\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 } \frac{q_1 q_2}{|\vec{r}|^2} \hat{r}
Burada
\vec{F} ; elektrostatik kuvvet vektörü,
q_1 ; Kuvvetin uygulandığı yük,
q_2 ; Yük,
\vec{r}=\vec{r_1}-\vec{r_2} ; iki yük arasındaki mesafe vektörü,
\vec{r_1} \  ; q_1'in konum vektörü,
\vec{r_2} \  ; q_2'nin konum vektörü, ve
 \hat{r} ; \vec{r} yönüne bakan birim vektördür.

Bu vektör denklemi, zıt yüklerin birbirini çektiğini, aynı yüklerinse birbirini ittiğini gösterir.  q_1 q_2 \ negatif olduğunda çeken, pozitif olduğunda ise iten bir kuvvet söz konusudur.

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]