Νόμος Coulomb

Νόμος Coulomb

Coulomb Law, Coulomb's Law, Νόμος του Κουλόμπ

Είναι ένας νόμος της Φυσικής.

Φυσική Διατύπωση
Η Ηλεκτρική Δύναμη (F) της επίδρασης μεταξύ δύο φορτισμένων σωμάτων είναι ανάλογη με το γινόμενο των φορτίων (q1,q2), του κάθε σώματος και αντίστροφα ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης (r) μεταξύ των κέντρων τους.

Βαθμωτή Μορφή
Η Βαθμωτή Μορφή του νόμου αυτού παρέχει μόνον το μέτρο (magnitude) της ηλεκτρικής δύναμης (force) και όχι την κατεύθυνση (direction) του διανύσματός της.

Υπενθυμίζουμε ότι ο όρος "κατεύθυνση" περιλαμβάνει και την διεύθυνση (δηλ. τον φορέα) και την φορά (π.χ. δεξιά ή αριστερά) ενός διανύσματος.

Όταν ενδιαφερόμαστε μόνο για το μέτρο της δύναμης είναι ευκολότερο να θεωρήσουμε την βαθμωτή μορφή του νόμου:


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


 * όπου:


 * $$ |F| \ $$ είναι το μέτρο της Ηλεκτρικής Δύναμης,
 * $$q_1 \ $$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο που φέρει το σώμα 1 ,
 * $$q_2 \ $$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο που φέρει το σώμα 2,
 * $$r \ $$ είναι η απόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων,
 * $$k_C = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} \approx $$ 8.988&times;109 N m2 C-2 (επίσης m F-1) είναι ηλεκτροστατική σταθερά (electrostatic constant) ή Coulomb force constant, και
 * $$ \epsilon_0 \approx $$ 8.854&times;10&minus;12 C2 N-1 m-2 (also F m-1) είναι ηδιαπερατότητα (permittivity of free space), επίσης καλούμενη Ηλεκτρική Σταθερά (electric constant), μία σημαντική Φυσική Σταθερά.

Διανυσματική Μορφή
Η Διανυσματική Μορφή του νόμου αυτού παρέχει πέραν του μέτρου της ηλεκτρικής δύναμης και την διεύθυνση (δηλ. τον φορέα) και την φορά του διανύσματός της.


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

\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 } \frac{q_1 q_2}{|\mathbf{r}|^2} \hat{\mathbf{r}}$$


 * όπου


 * $$\mathbf{F}$$ είναι η Ηλεκτροστατική Δύναμη (electrostatic force) ,
 * $$q_1$$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο του σώματος στο οποίο ασκείται η Ηλεκτρική Επίδραση,
 * $$q_2$$ είναι το Ηλεκτρικό Φορτίο του σώματος το οποίο ασκεί την Ηλεκτρική Επίδραση,
 * $$\mathbf{r}=\mathbf{r_1}-\mathbf{r_2}$$ είναι η απόσταση (ακριβέστερα η μετατόπιση) μεταξύ των δύο σωμάτων,
 * $$\mathbf{r_1} \ $$ είναι η μετατόπιση (position vector) του σώματος $$1$$,
 * $$\mathbf{r_2} \ $$ είναι η μετατόπιση (position vector) του σώματος $$2$$, and
 * $$ \hat{\mathbf{r}}$$ είναι το μοναδιαίο διάνυσμα (unit vector) που καθορίζει την κατεύθυνση (διεύθυνση και φορά) της μετατόπισης r.

Αυτή η διανυσματική εξίσωση (vector equation) δηλώνει ότι:
 * Τα σώματα που φέρουν ετερόσημο ("ετερώνυμο") ηλεκτρικό φορτίο έλκονται, ενώ
 * σώματα που φέρουν ομόσημο ("ομώνυμο") ηλεκτρικό φορτίο απωθούνται.

Ακριβέστερα:


 * Όταν το γινόμενο $$ q_1 q_2 \ $$ είναι αρνητικό, η επίδραση είναι ελκτική (attractive).
 * Όταν το γινόμενο $$ q_1 q_2 \ $$ είναι θετικό, η επίδραση είναι απωστική (repulsive).

Γραφική Αναπαράσταση
Στο σχήμα έχουμε μία γραφική αναπαράσταση (representation) του Νόμου του Coulomb).
 * $$\mathbf{F_2}$$ είναι η Ηλεκτρική Δύναμη που experienced by $$\mathbf{Q_2}$$.
 * $$\mathbf{R_{12}}$$ είναι η διανυσματική απόσταση (ακριβέστερα η μετατόπιση) μεταξύ των δύο φορτισμένων σωμάτων.
 * ($$\mathbf{Q_1}$$ και $$\mathbf{Q_2}$$) είναι τα δύο ηλεκτρικά φορτία.