Hlavní obsah

Coulombův zákon a elektrická síla - shrnutí

Zopakujte si, jak je to s elektrostatickou silou mezi stejnými a opačnými náboji a jak její velikost závisí na jejich vzdálenosti a velikostech nábojů. Zjisti, v čem se liší a co má společného elektrostatická síla a gravitační síla.

Klíčové pojmy

Pojem	Význam
elektrická síla ( $F_{E}$ ‍)	Přitažlivá nebo odpudivá síla mezi dvěma nabitými tělesy. Někdy se nazývá elektrostatická, nebo také Coulombova síla. Je to vektorová veličina a její jednotkou je $N$ ‍.

Vzorečky

Rovnice	Rozbor veličin	Význam rovnice
$\| F_{E} \| = k \| \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} \|$ ‍	$F_{E}$ ‍ je elektrická síla, $k$ ‍ je Coulombova konstanta, $q_{1}$ ‍ a $q_{2}$ ‍ jsou náboje a $r$ ‍ je vzdálenost mezi náboji.	Velikost elektrické síly mezi $q_{1}$ ‍ a $q_{2}$ ‍ je přímo úměrná velikostem nábojů a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi. Rovnice je známa jako Coulombův zákon.

Elektrická síla a druhá mocnina vzdálenosti ve jmenovateli

Coulombův zákon ti může připadat povědomý, protože toho má mnoho společného s Newtonovým gravitačním zákonem:

\begin{aligned} \begin{aligned} | F_{E} | & = k | \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} | \\ | F_{g} | & = G \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}} \end{aligned} \end{aligned}

Podobně jako velikost gravitační síly roste s hmotností, tak velikost elektrické síly roste s nábojem. Obě síly působí ve směru spojnice mezi tělesy (hmotou či náboji). Obě síly jsou nepřímo úměrné druhé mocnině (čtverci) vzdálenosti mezi tělesy. Obě síly mají také proporcionální konstanty.

F_{g}

má gravitační konstantu

G

, zatímco

F_{E}

používá Coulombovu konstantu

k

, kde:

k = 9, 0 \cdot 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}

Více informací najdeš ve článku o druhé mocnině vzdálenosti ve jmenovateli.

Elektrická síla

F_{E}

může být buď přitažlivá nebo odpudivá, zatímco gravitační síla

F_{g}

je vždy pouze přitažlivá. Stejné náboje, jako je dvojice záporných nábojů nebo dvojice kladných nábojů, se budou navzájem odpuzovat. Opačné náboje se budou navzájem přitahovat.

Vlastnost	Elektrická síla $F_{E}$ ‍	Gravitační síla $F_{g}$ ‍
Závislost na $r$ ‍	$\propto \frac{1}{r^{2}}$ ‍	$\propto \frac{1}{r^{2}}$ ‍
Působí na	náboje ( $q_{1}$ ‍ a $q_{2}$ ‍)	hmotu ( $m_{1}$ ‍ a $m_{2}$ ‍)
Směr	přitažlivý či odpudivý	přitažlivý
Proporcionální konstanta	$k$ ‍	$G$ ‍

Tabulka 1. Porovnání elektrické a gravitační síly.

[Jak důležitá je elektrická síla?]

Běžné chyby a mylné představy

Lidé zapomínají, že elektrická síla je nepřímo úměrná $r^{2}$ ‍ a nikoli $r$ ‍. Se vzrůstající vzdáleností mezi náboji se elektrická síla zmenšuje násobkem $\frac{1}{r^{2}}$ ‍. Pokud například zdvojnásobíme vzdálenost mezi elektrony, tak se odpudivá síla mezi nimi zmenší (protože je nepřímo úměrná) $4$ ‍krát, nikoli $2$ ‍krát (kvůli druhé mocnině vzdálenosti).
Lidé si nejsou jistí znaménkem u $F_{E}$ ‍. Všimni si, že rovnice $F_{E}$ ‍ obsahuje absolutní hodnotu síly a nábojů. Místo zadávání znamének nábojů do rovnice dáváme přednost určení směru síly $F_{E}$ ‍ tak, že se zamyslíme, s jakou dvojicí nábojů pracujeme. Na obrázcích 1 a 2 je vidět, že opačné náboje se přitahují silou $F_{E}$ ‍ a stejné náboje se silou $F_{E}$ ‍ odpuzují.

Další zdroje

Podrobnější vysvětlení Coulombova zákona najdeš ve videu o Coulombově zákoně.

Jak moc rozumíš tomuto tématu, si můžeš ověřit pomocí následujících cvičení:

Chceš se zapojit do diskuze?

Přihlášení

Setřídit podle:

Zatím žádné příspěvky.

Umíš anglicky? Kliknutím zobrazíš diskuzi anglické verze Khan Academy.

Fyzika - elektřina a magnetismus