Zaryadlarning o'zaro ta'siri. Kulon qonuni` 8-sinf fizika darsligi asosida 3-mavzu: Kulon tajribalari

Zaryadlarning o'zaro ta'siri. Kulon qonuni`
8-sinf fizika darsligi asosida 3-mavzu:
Kulon tajribalari
Elektrlangan jismlar bir-biriga tegmasdan ma'lum masofada turib ham ta'sirlashadi. Bu hodisani 1785-yilda fransuz olimi Sharl Kulon tajribada kuzatdi.
SHARL KULON
(1736-1806)
Fransuz fizik olimi. Kulon 1770-1789-yillar mobaynida elektromagnit va mexanik hodisalar borasida tadqiqotlar olib borgan.
Elektr va magnit qutblarining o'zaro ta'siri, elektr zaryadlarining o'tkazgich sirti bo'ylab joylashish qonuniyatlari - uning fanga qo'shgan ulkan hissasidir.
Zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'siri buralma tarozi yordamida o'rganilgan (12-rasm). Buralma tarozida ingichka elastik simga (/) shisha sterjen (2) osilgan. Sterjenning bir uchiga A metall sharcha, ikkinchi uchiga C posangi (muvo-zanatlovchi jism) mahkamlangan.
B metall sharcha esa taro-zining qopqog'iga qo'zg'almas qilib mahkamlangan. Shar-chalar bir xil ishorali (+), (+) zaryadlanganda A sharcha B sharchadan itariladi, turli (-), (+) ishorali zaryadlanganda esa tortiladi.
A sharcha harakatga kelganda u osilgan sim buraladi. Sharchalarning o'zaro ta'sir kuchi simning burilish burchagiga qarab aniqlanadi.
Kulon sharchalar orasidagi masofani turlicha qilib tajribalar o'tkazgan. Bunda zaryadlangan sharchalarning o'zaro ta'sir kuchi (F) ular orasidagi masofa (r) ning kvadratiga teskari proporsional ekanligi aniqlangan:
Zaryadlangan sharga xuddi shunday o'lchamdagi zaryadlanmagan shar tek-kizilsa, zaryadlar teng ikkiga bo'linadi. Shu asosda Kulon tajriba jarayonida sharchalarning zaryadini 2, 4, 8 va hokazo marta kamaytirib borgan.
Tajriba natijalari sharchalar orasidagi F ta'sir kuchi A va B sharchalardagi q1 va q2 zaryad miqdorlarining ko'paytmasiga to'g'ri proporsional ekanligini ko'rsatgan, ya'ni:
Kulon qonuni
O'zaro ta'sirlashayotgan jismlarni nuqtaviy zaryad deb olaylik. Nuqtaviy zaryad deb, o'lchami va shakli hisobga olinmaydigan zaryadlangan jismga aytiladi. (1) va (2) munosabatlami umumlashtirib Kulon nuqtaviy zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi formulasini quyidagicha ifodaladi:
bunda k — proporsionallik koeffitsiyenti, \q1\ va \q2\ - q1 va q2 zaryadlarning modullari, ya'ni zaryadlarning ishorasi hisobga olinmagan holdagi miqdori.
Vakuumda joylashgan ikki qo'zg'almas nuqtaviy elektr zaryad-larining o'zaro ta'sir kuchi ularning zaryad miqdorlari ko'paytmasiga to'g'ri proporsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsionaldir.
Qo'zg'almas zaryadlangan jismlar o'zaro ta'sirini ifbdalovchi bu qonun Kulon qonuni deb, o'zaro ta'sir kuchi esa Kulon kuchi yoki elektrostatik kuch deb yuritiladi.
Ikki zaryadning o'zaro ta'sirida ikkinchi zaryad birinchi za­ryadga qanday F1,2 kuch bilan ta'sir etsa, birinchi zaryad ham ikkinchi zaryadga xuddi shunday miqdordagi F2,1 kuch bilan ta'sir ko'rsatadi. Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra, bu kuchlar miqdor jihatdan teng va o'zaro qarama-qarshi yo'nalgan, ya'ni:
F1,2= F2,1. (4)
Elektrostatik kuchning yo'nalishi ta'sirlashayotgan zaryadlarning ishora-siga bog'liq bo'ladi. Bir xil ishorali zaryadlar bir-biridan itariladi.
Bunda kuch nuqtaviy zaryadlar markazini tutashtiruvchi to'g'ri chiziq bo'ylab tashqariga yo'nalgan bo'ladi (13-a rasm).
Turli ishorali zaryadlar esa bir-biriga tortiladi. Bunda kuch zaryadlar markazini tutashtiruvchi to'g'ri chiziq bo'ylab, ichka-riga yo'nalgan bo'ladi (13-b rasm).
Kulon kuchi formulasi (3) da k quyida­ gicha ifodalanadi:
Proporsionallik koeffitsiyenti k ning qiymati
ga teng bo'lib, uning fizik ma'nosi quyidagidan iborat. Zaryadlari bir kulondan bo'lgan ikkita nuqtaviy zaryad vakuumda bir-biridan 1 metr masofada turganda, ular F = 9•109 N kuch bilan ta'sirlashadi.