Zaujímavý

Definície chémie: Čo sú elektrostatické sily?

Definície chémie: Čo sú elektrostatické sily?

Existuje niekoľko typov síl, ktoré sa týkajú vedy. Fyzici sa zaoberajú štyrmi základnými silami: gravitačná sila, slabá jadrová sila, silná jadrová sila a elektromagnetická sila. Elektrostatická sila je spojená s elektromagnetickou silou.

Definícia elektrostatických síl

Elektrostatické sily sú atraktívne alebo odpudivé sily medzi časticami, ktoré sú spôsobené ich elektrickými nábojmi. Táto sila sa nazýva aj Coulombova sila alebo Coulombova interakcia a je pomenovaná pre francúzskeho fyzika Charlesa-Augustina de Coulomb, ktorý túto silu opísal v roku 1795.

Ako funguje elektrostatická sila

Elektrostatická sila pôsobí na vzdialenosť asi desatiny priemeru atómového jadra alebo 10-16 m. Rovnako ako náboje sa navzájom odpudzujú, zatiaľ čo na rozdiel od poplatkov navzájom priťahujú. Napríklad dva pozitívne nabité protóny sa navzájom odpudzujú rovnako ako dva katióny, dva negatívne nabité elektróny alebo dva anióny. Protóny a elektróny sú navzájom priťahované, rovnako ako katióny a anióny.

Prečo sa protóny nelepia na elektróny

Zatiaľ čo protóny a elektróny sú priťahované elektrostatickými silami, protóny neopúšťajú jadro, aby sa spojili s elektrónmi, pretože sú silnými jadrovými silami navzájom spojené a neutróny. Silná jadrová sila je oveľa silnejšia ako elektromagnetická sila, ale pôsobí na oveľa kratšiu vzdialenosť.

V istom zmysle sa protóny a elektróny dotýkajú atómu, pretože elektróny majú vlastnosti častíc aj vĺn. Vlnová dĺžka elektrónu je veľkosťou porovnateľná s atómom, takže elektróny sa nemôžu priblížiť, ako už sú.

Výpočet elektrostatickej sily pomocou Coulombovho zákona

Sila alebo sila príťažlivosti alebo odporu medzi dvoma nabitými telesami sa dá vypočítať podľa Coulombovho zákona:

F = kq1q2/ r2

Tu F je sila, k je faktor proporcionality q1 a q2 sú dve elektrické náboje a r je vzdialenosť medzi stredmi týchto dvoch nábojov. V systéme jednotiek centimeter-gram-sekunda je k nastavená na 1 vo vákuu. V systéme jednotiek meter - kilogram za sekundu (SI) je k vo vákuu 8,98 x 109 newtonov štvorcových na štvorcový coulomb. Zatiaľ čo protóny a ióny majú merateľnú veľkosť, Coulombov zákon ich považuje za bodové náboje.

Je dôležité si uvedomiť, že sila medzi dvoma nábojmi je priamo úmerná veľkosti každého náboja a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.

Overovanie Coulombovho zákona

Na overenie Coulombovho zákona môžete nastaviť veľmi jednoduchý experiment. Zložte dve malé gule s rovnakou hmotnosťou a nabite ich z reťazca zanedbateľnej hmotnosti. Na gule pôsobia tri sily: hmotnosť (mg), napätie na provázku (T) a elektrická sila (F). Pretože gule nesú rovnaký náboj, budú sa navzájom odpudzovať. V rovnováhe:

T sin 9 = F a T cos 9 = mg

Ak je Coulombov zákon správny:

F = mg hnedého 9

Dôležitosť Coulombovho zákona

Coulombov zákon je mimoriadne dôležitý v chémii a fyzike, pretože opisuje silu medzi časťami atómu a medzi atómami, iónmi, molekulami a časťami molekúl. Keď sa vzdialenosť medzi nabitými časticami alebo iónmi zväčšuje, sila príťažlivosti alebo odporu medzi nimi klesá a tvorba iónovej väzby sa stáva menej priaznivou. Keď sa nabité častice pohybujú bližšie k sebe, zvyšuje sa energia a iónové väzby sú priaznivejšie.

Kľúčové cesty: Elektrostatická sila

  • Elektrostatická sila je známa tiež ako Coulombova sila alebo Coulombova interakcia.
  • Je to príťažlivá alebo odpudivá sila medzi dvoma elektricky nabitými objektmi.
  • Rovnako ako poplatky sa navzájom odpudzujú, zatiaľ čo na rozdiel od poplatkov sa navzájom priťahujú.
  • Coulombov zákon sa používa na výpočet sily sily medzi dvoma nábojmi.

Zdroje

  • Coulomb, Charles Augustin (1788) 1785. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme." Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. 569 - 577.
  • Coulomb, Charles Augustin (1788) 1785. „Druhý mémoire sur l'électricité et le magnétisme.“ Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. strany 578-611.
  • Stewart, Joseph (2001). "Intermediárna elektromagnetická teória." World Scientific. p. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
  • Tipler, Paul A .; Mosca, Gene (2008). "Fyzika pre vedcov a inžinierov." (6. vydanie) New York: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-8964-2.
  • Young, Hugh D .; Freedman, Roger A. (2010). „Sears and Zemansky's University Physics: Modern Modern Physics.“ (13. vydanie) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.