Coulombs lov-kalkulator

Kategori: Fysikk
- juni 01, 2025
| |

Coulombs lov beskriver den elektrostatisk kraften mellom to ladede partikler. Dette grunnleggende prinsippet for elektrostatikk sier at kraften er direkte proporsjonal med produktet av ladningene og omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom dem.

Denne kalkulatoren lar deg bestemme den elektrostatisk kraften, det elektriske feltet og potensiell energi mellom ladede partikler ved hjelp av Coulombs lov.

Hva vil du beregne?

C
? Størrelsen på den første ladningen i Coulombs (C). For eksempel har et elektron en ladning på -1.602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Størrelsen på den andre ladningen i Coulombs (C).
? Avstanden mellom sentrene av de to ladningene.

Visningsalternativer

? Inkluder effekten av et dielektrisk medium mellom ladningene. Dette vil redusere den elektrostatisk kraften med en faktor av den dielektriske konstanten.

Om Coulombs lov

Coulombs lov, formulert av den franske fysikeren Charles-Augustin de Coulomb i 1785, beskriver den elektrostatisk kraften mellom to elektrisk ladede partikler. Det er et grunnleggende prinsipp i elektrostatikk.

Den Matematisk Uttrykk:

Coulombs lov er matematisk uttrykt som:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Der:

  • F er den elektrostatisk kraften mellom ladningene (i Newton, N)
  • k er Coulombs konstant (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ og q₂ er størrelsene på ladningene (i Coulombs, C)
  • r er avstanden mellom sentrene av ladningene (i meter, m)
Relaterte Elektriske Feltligninger:

Det elektriske feltet på en avstand r fra en punktladning q er gitt av:

E = k × |q| / r²

Det elektriske potensialet på en avstand r fra en punktladning q er gitt av:

V = k × q / r

Den elektriske potensielle energien til to punktladninger q₁ og q₂ separert med en avstand r er gitt av:

U = k × q₁ × q₂ / r
Effekt av Dielektriske Medier:

Når ladninger er i et medium annet enn vakuum, reduseres den elektrostatisk kraften med en faktor lik den dielektriske konstanten (ε) til mediet:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Den dielektriske konstanten er et mål på mediets evne til å "lagre" elektrisk feltenergi. Jo høyere den dielektriske konstanten er, jo mer svekker mediet det elektriske feltet.

Medium Dielektrisk Konstant (ε)
Vakuum 1.0 (nøyaktig)
Luft (ved STP) 1.00059
Vann 80
Glass 5-10
Plast 2-4
Papir 3.7
Olje 2.4
Nøkkelapplikasjoner:
  • Atom- og Molekylstruktur: Coulombs lov forklarer den tiltrekkende kraften mellom elektroner og kjernen i atomer.
  • Elektrisk Ingeniørkunst: Brukes i design av kondensatorer, isolatorer og andre elektriske komponenter.
  • Kjemisk Binding: Ionebindinger og elektrostatisk interaksjoner i molekyler beskrives av Coulombs lov.
  • Elektrostatisk Feller: Brukes til å fjerne partikler fra en gassstrøm ved å påføre en elektrisk ladning.
  • Lyn: Oppbyggingen og utladningen av elektrisk ladning i skyer kan forklares ved hjelp av Coulombs lov.
  • Biologiske Prosesser: Mange biologiske prosesser involverer elektrostatisk interaksjoner mellom ladede molekyler.

Hva er Coulombs lov-kalkulator?

Coulombs lov-kalkulator er et verktøy designet for å hjelpe brukere med å beregne den elektrostatiske kraften, det elektriske feltet, den elektriske potensialet og den potensielle energien mellom ladede partikler. Basert på Coulombs lov forenkler dette verktøyet beregninger som er grunnleggende innen fysikk, elektroteknikk og kjemi.

Coulombs lov-formel

Coulombs lov uttrykkes matematisk som:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Hvor:

  • F er den elektrostatiske kraften (i Newton, N).
  • k er Coulombs konstant (8,9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ og q₂ er størrelsene på ladningene (i Coulomb, C).
  • r er avstanden mellom sentrumene til de to ladningene (i meter, m).

Hvordan bruke kalkulatoren

Kalkulatoren lar brukere beregne fire forskjellige verdier basert på Coulombs lov:

  • Elektrostatisk kraft – Bestemmer kraften mellom to ladninger.
  • Elektrisk felt – Beregner feltstyrken på et gitt punkt.
  • Elektrisk potensial – Beregner potensialet på en viss avstand.
  • Potensiell energi – Evaluerer den lagrede energien mellom ladningene.

Trinn for å bruke kalkulatoren

  1. Velg hva du vil beregne (kraft, felt, potensial eller energi).
  2. Angi de nødvendige verdiene som ladningsstørrelse og avstand.
  3. Velg enhet for avstand (meter, centimeter, osv.).
  4. Juster visningspreferanser (desimaler, vitenskapelig notasjon, osv.).
  5. Klikk på "Beregn" for å se resultatene.

Hvorfor bruke denne kalkulatoren?

Dette verktøyet er nyttig for studenter, ingeniører og fagfolk som trenger raske og nøyaktige elektrostatiske beregninger. Det hjelper med:

  • Å forstå grunnleggende elektrostatiske interaksjoner i fysikk.
  • Å løse problemer relatert til ladede partikler i kjemi.
  • Å analysere elektriske krefter i kretser og materialer.

FAQ

Hva brukes Coulombs lov til?

Coulombs lov brukes til å beregne kraften mellom ladede partikler. Den hjelper med å forstå elektriske interaksjoner i ulike vitenskapelige og tekniske anvendelser.

Kan denne kalkulatoren håndtere forskjellige enheter?

Ja, du kan velge forskjellige enheter for avstand (meter, centimeter, millimeter, osv.) for å tilpasse dine behov.

Tar kalkulatoren hensyn til mediet mellom ladningene?

Ja, det finnes et alternativ for å inkludere en dielektrisk konstant, som tar hensyn til mediets effekt på den elektrostatiske kraften.

Hva skjer hvis jeg angir en negativ ladning?

Negative verdier indikerer negativt ladede partikler, som elektroner. Kalkulatoren bestemmer automatisk om kraften er tiltrekkende eller frastøtende basert på ladningenes tegn.

Konklusjon

Coulombs lov-kalkulator er et kraftig og brukervennlig verktøy for å beregne elektrostatiske egenskaper. Enten du studerer fysikk, jobber med tekniske problemer eller analyserer elektriske krefter, gir dette verktøyet nøyaktige resultater raskt.