|
|
עמוד:10
10 פרק 1 הכח החשמלי וחוק קולון חוק קולון מסתבר שכוחות המשיכה והדחייה בין מטענים חשמליים פועלים בהתאם לחוקיות מתמטית . בשנת 1784 גילה המדען הצרפתי שארל אוגוסטין דה קולון את החוקיות הבאה : עוצמתו של הכוח החשמלי הפועל בין מטענים נקודתיים היא ביחס ישר לגודלם של המטענים וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם . חוק זה קרוי על שמו, חוק קולון . מטענים נקודתיים מוגדרים כמטענים שנמצאים על גופים שממדיהם קטנים מאוד ביחס למרחק ביניהם . הכוחות החשמליים הפועלים בין שני מטענים נקודתיים הם זוג של כוחות פעולה ותגובה, שווים בגודלם ומנוגדים בכיוונם . הם פועלים בכיוון הקו המחבר בין המטענים : אם המטענים שווי סימן זהו כוח דחייה, ולהיפך . הביטוי המתמטי לחוק קולון הוא : q מסמנים את כמות המטען החשמלי של המטענים הנקודתיים ביחידות קולון [ C ] . q , 12 F הוא גודל הכוח החשמלי הפועל בין שני המטענים ביחידות ניוטון [ N ] . E r הוא המרחק בין שני המטענים ביחידות מטר [ m ] . k הוא קבוע הכוח החשמלי , שערכו המספרי בריק ויחידותיו : . הקבוע k שווה לכוח הפועל בין שני מטענים של 1 קולון, שנמצאים במרחק של 1 מטר זה מזה . הכוח החשמלי, כמו כל הכוחות האחרים שהכרנו, הוא גודל וקטורי . בביטוי המתמטי לחוק קולון מציבים את גודל המטענים ללא סימניהם . לכן הביטוי לחוק קולון נותן את גודל הכוח בלבד . כיוון הכוח הפועל בין שני מטענים נקודתיים ייקבע על פי סימני המטענים . חוק קולון וחוק הכבידה העולמי נשים לב שחוק קולון דומה מאוד לחוק הכבידה העולמי . אם נחליף את ה"מסה" שבחוק הכבידה ב"מטען", נקבל למעשה את חוק קולון ( עם קבוע מספרי שונה ) . לכן לעתים מכנים מסה בשם מטען כבידתי . טענו קודם שהכוח החשמלי חזק בהרבה מכוח הכבידה . כדי לבדוק זאת, נחשב את היחס בין עוצמת הכוח החשמלי הפועל בין שני פרוטונים לבין כוח הכבידה הפועל ביניהם . קיבלנו שהכוח החשמלי חזק מכוח הכבידה בכ - 36 סדרי גודל ! מכאן שמוצדק לחלוטין להזניח את כוח הכבידה הפועל במערכות בעלות מסה קטנה , כמו מערכות אטומיות . r FE FE r FG FG q q 21 m m 21
|
|