Kemi Definitioner Vad är elektrostatiska krafter?

Det finns flera typer av krafter som hänför sig till vetenskap. Fysiker arbetar med de fyra grundläggande krafterna: gravitationskraft, svag kärnkraft, stark kärnkraft och elektromagnetisk kraft. Den elektrostatiska kraften är associerad med den elektromagnetiska kraften.

Definition av elektrostatiska krafter 

Elektrostatiska krafter är attraktiva eller avvisande krafter mellan partiklar som orsakas av deras elektriska laddningar. Denna kraft kallas också Coulomb-styrkan eller Coulomb-växelverkan och heter så den franska fysikern Charles-Augustin de Coulomb, som beskrev styrkan 1795.

Hur den elektrostatiska styrkan fungerar

Den elektrostatiska kraften verkar över ett avstånd på ungefär en tiondel av en atomkärnans diameter eller 10^-16 m. Liksom avgifter stöter varandra, medan till skillnad från avgifter lockar varandra. Till exempel stöter två positivt laddade protoner varandra, liksom två katjoner, två negativt laddade elektroner eller två anjoner. Protoner och elektroner lockas till varandra och katjoner och anjoner.

Varför protoner inte håller sig vid elektroner

Medan protoner och elektroner lockas av elektrostatiska krafter, lämnar protoner inte kärnan för att komma ihop med elektroner eftersom de är bundna till varandra och till neutroner av den starka kärnkraften. Den starka kärnkraften är mycket kraftigare än den elektromagnetiska kraften, men den verkar på mycket kortare avstånd.

På ett sätt rör protoner och elektroner i en atom eftersom elektroner har egenskaper hos både partiklar och vågor. Våglängden för en elektron är jämförbar i storlek med en atom, så elektroner kan inte komma närmare än de redan är.

Beräkning av den elektrostatiska styrkan med hjälp av Coulombs lag

Styrkan eller kraften i attraktionen eller avvisningen mellan två laddade kroppar kan beräknas med Coulombs lag:

F = kq₁q₂/ r²

Här är F kraften, k är proportionalitetsfaktor, q₁ och q₂ är de två elektriska laddningarna, och r är avståndet mellan centrum för de två laddningarna. I centimeter-gram-sekundersystemet är k inställd på lika med 1 i vakuum. I systemet med meter-kilogram-sekund (SI) är k i ett vakuum 8,98 × 109 newton kvadratmeter per kvadratisk coulomb. Medan protoner och joner har mätbara storlekar, behandlar Coulombs lag dem som punktladdningar.

Det är viktigt att notera att kraften mellan två laddningar är direkt proportionella mot storleken på varje laddning och omvänt proportionell mot kvadratet på avståndet mellan dem.

Verifiera Coulombs lag

Du kan skapa ett mycket enkelt experiment för att verifiera Coulombs lag. Häng upp två små bollar med samma massa och ladda från en sträng med försumbar massa. Tre krafter kommer att verka på kulorna: vikten (mg), spänningen på strängen (T) och den elektriska kraften (F). Eftersom bollarna har samma laddning kommer de att avvisa varandra. Vid jämvikt:

T sin θ = F och T cos θ = mg

Om Coulombs lag är korrekt:

F = mg solbränna θ

Betydelsen av Coulombs lag

Coulombs lag är oerhört viktig inom kemi och fysik eftersom den beskriver kraften mellan delar av en atom och mellan atomer, joner, molekyler och delar av molekyler. När avståndet mellan laddade partiklar eller joner ökar minskar dragkraften eller avvisningen mellan dem och bildningen av en jonisk bindning blir mindre gynnsam. När laddade partiklar rör sig närmare varandra ökar energin och jonbindningen är mer gynnsam.

Key Takeaways: Electrostatisk kraft

• Den elektrostatiska kraften är också känd som Coulomb-kraften eller Coulomb-växelverkan.
• Det är den attraktiva eller avvisande kraften mellan två elektriskt laddade föremål.
• Liksom avgifter stöter varandra medan till skillnad från avgifter lockar varandra.
• Coulombs lag används för att beräkna styrkan hos styrkan mellan två laddningar.

källor

• Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme." Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. sid 569-577.
• Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. "Andra mémoire sur l'électricité et le magnétisme." Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. sid 578-611.
• Stewart, Joseph (2001). "Mellanelektromagnetisk teori." World Scientific. s. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tipler, Paul A .; Mosca, Gene (2008). "Fysik för forskare och ingenjörer." (6: e upplagan) New York: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Young, Hugh D .; Freedman, Roger A. (2010). "Sears and Zemanskys universitetsfysik: med modern fysik." (13: e upplagan) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.