Формула закона Кулона
Сила взаимодействия двух зарядов прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
F = k · |q₁ · q₂| / r²
- F: сила, ньютон (Н)
- k: 8.99 × 10⁹ Н·м²/Кл²
- q₁, q₂: величина заряда, кулон (Кл)
- r: расстояние между зарядами, метр (м)
В формулу подставляй величину заряда без знака. Направление определяют по знакам: одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.
| Изменение | Сила |
|---|---|
| Увеличить один заряд в 2 раза | увеличится в 2 раза |
| Увеличить оба заряда в 2 раза | увеличится в 4 раза |
| Увеличить расстояние в 2 раза | уменьшится в 4 раза |
| Увеличить расстояние в 3 раза | уменьшится в 9 раз |
Пример решения задачи
q₁ = −4 мкКл, q₂ = +8 мкКл, расстояние 3 см. Сначала переведи единицы: 1 мкКл (µC) = 10⁻⁶ Кл, 3 см = 0.03 м.
F = 8.99 × 10⁹ × (4 × 10⁻⁶ × 8 × 10⁻⁶) / 0.03² = 319.6 Н
Заряды разноимённые, поэтому они притягиваются. В начале работы симулятор показывает именно это значение.
Почему это важно в химии?
Ионная связь — это притяжение разноимённо заряженных ионов. Чем больше заряд ионов и чем меньше расстояние между ними, тем сильнее притяжение. Ионы Mg2+ и O2− двухзарядные, поэтому MgO плавится при 2852°C, а ионы Na+ и Cl− однозарядные, поэтому NaCl плавится при 801°C.
В атоме то же самое: электрон внешней оболочки находится далеко от ядра, поэтому притягивается слабо и легко отрывается.
Проверь закон Кулона в приложении Nalukh chem
Перетаскивай заряды вдоль линии и смотри, как меняется сила. Этот симулятор входит в полный доступ. Скачивание бесплатно, без регистрации открыты 2 раздела и 5 симуляторов.
Как пользоваться симулятором?
- Перетаскивай заряды q₁ и q₂ пальцем по линии 0–10 см, меняя расстояние. Заряды не сближаются меньше чем на 0.8 см.
- Ползунками Заряд 1 и Заряд 2 меняй заряд от −10 до +10 мкКл с шагом 1 мкКл. Отрицательный заряд синий, положительный красный, нулевой серый. Чем больше заряд, тем больше шарик.
- Прочитай силу в ньютонах в надписи вверху.
- Следи за оранжевыми стрелками. Если стрелки направлены друг к другу, это притяжение, если наружу — отталкивание. На оба заряда действует одинаковая по величине сила, поэтому стрелки одной длины.
Задания для симулятора
- Из начального положения перетащи q₁ на отметку 1 см. Расстояние станет 6 см, то есть вырастет в 2 раза, а сила уменьшится в 4 раза: с 319.6 Н примерно до 80 Н.
- Поставь Заряд 1 на −8 мкКл. Сила вырастет в 2 раза и станет 639.3 Н.
- Поставь Заряд 1 на +4 мкКл. Величина силы не изменится, но стрелки будут направлены наружу.
- Поставь Заряд 2 на 0. Сила станет 0.00 Н, и стрелки исчезнут.
Частые ошибки
- Подставлять расстояние в сантиметрах. В формулу расстояние всегда подставляют в метрах.
- Забывать возводить расстояние в квадрат. При увеличении расстояния в 2 раза сила уменьшается не в 2, а в 4 раза.
