Prawo Coulomba – kalkulator z obliczeniami

Prawo Coulomba F = k·|q₁·q₂|/r² opisuje siłę między dwoma ładunkami punktowymi; kalkulator używa k = 1/(4π·ε₀) = 8,988 × 10⁹ N·m²/C², tak jak OpenStax College Physics. Przykład: 2 µC i 3 µC w odległości 10 cm odpychają się siłą około 5,39 N.

Przykład: Oblicz: siłę F z odległości · Ładunek q₁ 2 · Ładunek q₂ 3 · Jednostka ładunku: µC · Odległość r 10 · Jednostka odległości: cm → Wynik: F = 5,3925 N (odpychanie). Źródło: OpenStax College Physics 2e, 18.3 Coulomb’s Law: F = k·|q1·q2|/r², k = 8.988 × 10⁹ N·m²/C²; like charges repel, unlike charges attract; Example 18.1 electron–proton at 0.530 × 10⁻¹⁰ m → 8.19 × 10⁻⁸ N (read 10.10.2026). Stan na: .

ze znakiem minus dla ładunku ujemnego
ze znakiem minus dla ładunku ujemnego
Moje narzędziaWpisane dane są zapisywane tylko w tej przeglądarce.

Wynik

Wynik
F = 5,3925 N (odpychanie)
Obliczenia
WielkośćWartość
Stała Coulomba k = 1/(4π·ε₀)8,988 × 10⁹ N·m²/C²
q₁2 × 10⁻⁶ C
q₂3 × 10⁻⁶ C
Odległość r0,1 m
F = k·|q₁·q₂| / r²k·|q1·q2| / r² = 5,3925 N
Przy dwa razy większej odległości (F/4)1,3481 N
Obliczono dla ładunków punktowych w próżni, tak jak zakłada prawo Coulomba. Ładunki jednoimienne się odpychają, różnoimienne przyciągają.

Jak to obliczamy

Prawo Coulomba: F = k·|q₁·q₂| / r². Treść słowami: siła oddziaływania dwóch ładunków punktowych jest wprost proporcjonalna do iloczynu ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. OpenStax podaje k = 8,988 × 10⁹ N·m²/C² ≈ 8,99 × 10⁹; kalkulator wyznacza k = 1/(4π·ε₀) z przenikalności elektrycznej próżni ε₀ = 8,854 187 8188 × 10⁻¹² F/m według NIST i również otrzymuje 8,988 × 10⁹. Siła działa wzdłuż prostej łączącej ładunki: ładunki jednoimienne się odpychają, różnoimienne przyciągają.

Jednostki i znaki

We wzorze ładunki podaje się w kulombach, odległość w metrach, a siła wychodzi w niutonach. Kulomb to ogromny ładunek, dlatego w zadaniach pojawiają się µC (10⁻⁶ C) i nC (10⁻⁹ C) – kalkulator sam je przelicza. Znak decyduje tylko o kierunku siły, dlatego we wzorze stoi wartość bezwzględna |q₁·q₂|.

Przykłady z rozwiązaniem

q₁q₂rF
2 µC3 µC10 cm5,39 N, odpychanie
2 µC3 µC20 cm1,35 N (jedna czwarta)
1 µC−1 µC9,48 cm1 N, przyciąganie
e−e0,530 × 10⁻¹⁰ m8,21 × 10⁻⁸ N

Ostatni wiersz to przykład 18.1 z OpenStax: elektron i proton w średniej odległości w atomie wodoru. Z zaokrąglonymi wartościami e = 1,60 × 10⁻¹⁹ C i k = 8,99 × 10⁹ książka otrzymuje 8,19 × 10⁻⁸ N; z dokładnym ładunkiem elementarnym 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C wynik to 8,21 × 10⁻⁸ N. W porównaniu z grawitacją między tymi samymi cząstkami siła elektryczna jest 2,27 × 10³⁹ razy większa.

Dwa razy większa odległość, cztery razy mniejsza siła

Ponieważ r występuje w kwadracie, podwojenie odległości zmniejsza siłę czterokrotnie, a dziesięciokrotne zwiększenie – stukrotnie. Odległość dla znanej siły to r = √(k·|q₁·q₂| / F). Potęgi dziesięciu jak 10⁻¹⁹ ułatwia notacja wykładnicza; prąd i napięcie policzysz w kalkulatorze prawa Ohma.

Najczęściej zadawane pytania

Jaki jest wzór prawa Coulomba?

F = k·|q₁·q₂| / r², gdzie k ≈ 8,99 × 10⁹ N·m²/C². Ładunki w kulombach, odległość w metrach, siła w niutonach.

Jaka siła działa między 2 µC a 3 µC w odległości 10 cm?

Około 5,39 N; to odpychanie, bo oba ładunki są dodatnie.

Co się stanie, gdy odległość wzrośnie dwa razy?

Siła zmaleje czterokrotnie: z 5,39 N do 1,35 N.

Ile wynosi stała k i jaka jest jej jednostka?

k = 1/(4π·ε₀) ≈ 8,99 × 10⁹ N·m²/C² w próżni. Kalkulator używa pełnej wartości 8,988 × 10⁹.

Dlaczego OpenStax otrzymuje 8,19 × 10⁻⁸ N dla atomu wodoru?

Książka zaokrągla e do 1,60 × 10⁻¹⁹ C, a k do 8,99 × 10⁹. Z niezaokrąglonymi wartościami NIST (dokładne e, ε₀ i stąd k z CODATA) wynik to 8,21 × 10⁻⁸ N.

Źródła i podstawa prawna

Stan na: · Zasady redakcyjne

Podobne narzędzia