쿨롱의 법칙과 방정식
쿨롱의 법칙은 전기적으로 충전된 입자들 사이에 작용하는 전기력을 설명하는 물리 법칙입니다. 이 법칙은 두 점전하 사이의 전기정전력 F의 크기를 제공하는 스칼라 형태의 쿨롱 법칙으로, 벡터의 방향은 제공하지 않습니다. 여기서 K 또는 ke는 쿨롱 상수(ke ≈ 8.988×109 N·m2·C-2), q1과 q2는 충전량의 부호가 있는 크기이며, 스칼라 r은 충전량 사이의 거리입니다.
쿨롱의 법칙은 또한 벡터 형태로 표현될 수 있습니다. 이 법칙은 충전된 입자(예: 두 개의 프로톤) 또는 두 충전된 물체 사이의 힘을 계산하는 데 사용될 수 있습니다. 전기력 F의 크기는 한 전기 충전량 q1과 다른 충전량 q2를 곱한 값에 직접 비례하고, 입자들 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다.
물체에 있는 충전량이 클수록 전기정전장은 더 강해집니다. 물체 사이의 거리가 멀수록 그들 사이의 전기정전장은 약해지고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 만약 q1과 q2가 모두 양성이거나 음성일 경우, 힘은 밀어내는 성질을 가집니다. 만약 q1과 q2가 서로 반대의 극성 또는 충전을 가지고 있다면, 힘은 끌어당기는 성질을 가집니다.
전기력이 1/r2에 비례한다는 사실은 매우 정확하게 검증되었습니다. 따라서, 1C는 각각의 두 점 물체에 배치될 때, 1.0m 떨어져 있는 각 물체가 가하는 힘을 생성하는 충전량의 양입니다: (9.0×109 N-m2/C2)x(1.0C)x(1.0C)/(1.0m)2 = 9.0 x 109N. 이는 엄청난 힘입니다. 우리는 일반적으로 쿨롱만큼 큰 충전량을 접하지 않습니다. 일반 물체(예: 빗이나 플라스틱 자)를 문질러서 생기는 충전량은 대개 마이크로쿨롱(𝝻C = 10-6 C) 또는 그 이하입니다.
쿨롱 법칙의 벡터 형태
쿨롱의 법칙은 벡터 형태로도 표현될 수 있습니다. 여기서는 입자 1에 초점을 맞추고 두 입자를 통과하는 방사선 축을 따라 입자 2로부터 방사형으로 멀어지는 단위 벡터의 관점에서 입자 1에 작용하는 힘을 기술합니다. 다른 단위 벡터와 마찬가지로, 이 벡터는 정확히 1의 크기를 가지고 단위는 없습니다. 이러한 결정으로, 우리는 전기정전력을 다음과 같이 기술합니다: 여기서 r은 입자 사이의 거리이고 k는 쿨롱 상수라고 하는 양의 상수입니다.
자주 묻는 질문
쿨롱 법칙의 주요 응용 분야는 무엇입니까?
쿨롱 법칙은 제록스 기계, 레이저 프린터, 전기정전 공기 청정기에서 분말 코팅에 이르기까지 현대 생활에 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다.
쿨롱 법칙의 주요 목적은 무엇입니까?
쿨롱 법칙은 충전된 입자(예: 두 개의 프로톤) 또는 두 충전된 물체 사이의 힘을 계산하는 데 사용될 수 있습니다. 전기력 F의 크기는 한 전기 충전량 q1과 다른 충전량 q2를 곱한 값에 직접 비례하고, 입자들 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다.
