|
|
עמוד:18
פרק : 2 כוח חשמלי ושדה חשמלי 2 . 1 חוק קולון בשנת , 1784 כמאה שנה לאחר שניוטון ניסח את חוק הכבידה , מדד הפיסיקאי הצרפתי שרל קולון ( C . Coulomb ) את הכוח השורר בין שני גופים הטעונים במטענים חשמליים והנמצאים במנוחה . את תוצאות המדידות , שאושרו מאז באמצעות מדידות מדויקות רבות , אפשר לנסח כך -.בין שני מטענים חשמליים נקודתיים , , q " \ q l הנמצאים במרחק r זה מזה , פועל כוח , שגודלו נמצא ביחס ישר למכפלת המטענים וביחס הפוך לריבוע המרחק ביניהם : F הוא הכוח ו & הוא קבוע פרופורציה , שכדי לקבוע אותו יש להגדיר את יחידת המטען החשמלי . הכוח שמדד קולון מכונה כוח חשמלי או כוח אלקטרוסטט * ( ולעתים גם כוח קולוני . ( אנו נעדיף את השם כוח חשמל , > כי משוואה ( 2 . 1 ) תקפה גם כאשר המטענים נעים , ואז השם אלקטרוסטטי אינו מתאים . קולגן השתמש במערכת דומה לזו שתוארה בשאלה 2 . 2 ביחידה , 2 שבה השתמש קאוונדיש למדידת כוח הכבידה בין שני כדורי עופרת . למעשה , קאוונדיש מדד גם את הכוח האלקטרוסטטי וגילה את תלותו במרחק , והוא אף הקדים בכך את קולון . אלא שתוצאות ניסוייו לא נודעו ברבים אלא לאחר זמן . לכן נחשב קולון למגלה החוק הנקרא על שמו . משוואה ( 2 . 1 ) מכונה בשם חוק קולון . היא דומה בצורתה למשוואה המתארת את כוח הכבידה בין שתי מסות . אולם בניגוד לכוח הכבידה שהוא תמיד כוח משיכה , הכוח החשמלי , כפי שכבר הזכרנו , יכול להיות כוח דחייה או כוח משיכה . אם נגדיר את F כשלילי כאשר הוא כוח משיכה וכחיובי כאשר הוא כוח דחייה , תתאים המשוואה גם למטענים שווי סימן וגם למטענים מנוגדי סימן . לחלופין , אפשר להתעלם מסימני המטענים ( כלומר , להציב בנוסחה את הערכים המוחלטים שלהם ) ולהתייחס ל . ? ' כאל אורך של וקטור , שהוא תמיד חיובי . בכל מקרה , כיוון הכוח הוא על הקו המחבר את שני המטענים , והכוח על < 3 ' j זהה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח על q ( כפי שדורש החוק השלישי של ניוטון . ( עוד נעיר כי משוואה ( 2 . 1 ) נכונה בריק . אם בין המטענים או בסביבתם יש חומר , הכוחות הפועלים על המטענים משתנים , בגלל הופעת "מטענים מושרים . " עם זאת , כשהמטענים נמצאים באוויר , משוואה ( 2 . 1 ) מתקיימת בקירוב טוב , משום שהשפעת האוויר על הכוח החשמלי היא קטנה מאוד . משוואה ( 2 . 1 ) מזכירה לנו את המשוואה המתארת את כוח הכבידה . ההבדל הוא שהמטען החשמלי יכול לקבל ערכים חיוביים ושליליים , בעוד המסה היא תמיד חיובית . לכן , הכוח החשמלי יכול להיות דוחה או מושך , ואילו כוח הכבידה תמיד מושך .
|
|