قانون کولن در الکتریسیته

راهنمایی کوتاه: قانون کولن نیروی بین دو بار الکتریکی را محاسبه می‌کند.

گام‌به‌گام:

• ۱) قانون کولن می‌گوید: نیروی الکتریکی بین دو بار نقطه‌ای، با حاصلضرب اندازه‌ی بارها نسبت مستقیم و با مربع فاصله‌ی بین آن‌ها نسبت معکوس دارد.
• ۲) فرمول ریاضی آن به صورت زیر است:
  $F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{r^2}$
  که در آن:
  - F: نیروی الکتریکی (نیوتن)
  - q1 و q2: بارهای الکتریکی (کولن)
  - r: فاصله بین دو بار (متر)
  - k: ثابت کولن ≈ $9\times {10}^9$ N·m²/C²
• ۳) این نیرو در امتداد خط واصل دو بار عمل می‌کند. اگر بارها هم‌نام باشند (هر دو مثبت یا هر دو منفی)، نیرو دافعه است. اگر بارها ناهمنام باشند، نیرو جاذبه است.
• ۴) قانون کولن شبیه قانون گرانش نیوتن است، اما نیروی الکتریکی بسیار قوی‌تر از گرانش است.
• ۵) این قانون فقط برای بارهای نقطه‌ای یا کروی یکنواخت در خلاء یا هوا به خوبی صدق می‌کند. در محیط‌های دیگر، ثابت دی‌الکتریک محیط را نیز باید در نظر گرفت.

پاسخ نهایی: قانون کولن بیان می‌کند که نیروی بین دو بار الکتریکی با حاصلضرب بارها نسبت مستقیم و با مربع فاصله‌ی آن‌ها نسبت معکوس دارد. این نیرو می‌تواند جاذبه یا دافعه باشد.

مثال مشابه: دو بار $q_1=2\times {10}^{-6}$ C و $q_2=3\times {10}^{-6}$ C در فاصله 0.1 متری قرار دارند. نیروی بین آن‌ها چقدر است؟
حل: $F=9\times {10}^9\times \frac{(2\times {10}^{-6})(3\times {10}^{-6})}{{\left(0.1\right)}^2}=5.4$ N (دافعه، چون هر دو مثبت هستند).

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی درباره‌ی مقایسه‌ی قانون کولن با قانون گرانش، یا تأثیر محیط بر ثابت کولن تحقیق کنی. همچنین حل مسائل ترکیبی با میدان الکتریکی جالب است!