Coulombs lag-kalkylator

Kategori: Fysik
- september 15, 2025
| |

Coulombs lag beskriver den elektrostatisk kraften mellan två laddade partiklar. Denna grundläggande princip för elektrostatik säger att kraften är direkt proportionell mot produkten av laddningarna och omvänt proportionell mot kvadraten av avståndet mellan dem.

Denna kalkylator gör det möjligt för dig att bestämma den elektrostatisk kraften, det elektriska fältet och den potentiella energin mellan laddade partiklar med hjälp av Coulombs lag.

Vad vill du beräkna?

C
? Styrkan av den första laddningen i Coulombs (C). Till exempel har en elektron en laddning på -1.602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Styrkan av den andra laddningen i Coulombs (C).
? Avståndet mellan centren av de två laddningarna.

Visningsalternativ

? Inkludera effekten av ett dielektriskt medium mellan laddningarna. Detta kommer att minska den elektrostatisk kraften med en faktor av den dielektriska konstanten.

Om Coulombs lag

Coulombs lag, formulerad av den franske fysikern Charles-Augustin de Coulomb 1785, beskriver den elektrostatisk kraften mellan två elektriskt laddade partiklar. Det är en grundläggande princip inom elektrostatik.

Den Matematiska Uttrycket:

Coulombs lag uttrycks matematiskt som:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Där:

  • F är den elektrostatisk kraften mellan laddningarna (i Newton, N)
  • k är Coulombs konstant (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ och q₂ är styrkorna av laddningarna (i Coulombs, C)
  • r är avståndet mellan centren av laddningarna (i meter, m)
Relaterade Elektriska Fält Ekvationer:

Det elektriska fältet på ett avstånd r från en punktladdning q ges av:

E = k × |q| / r²

Den elektriska potentialen på ett avstånd r från en punktladdning q ges av:

V = k × q / r

Den elektriska potentiella energin av två punktladdningar q₁ och q₂ separerade av ett avstånd r ges av:

U = k × q₁ × q₂ / r
Effekten av Dielektriska Medier:

När laddningar är i ett medium annat än vakuum, minskas den elektrostatisk kraften med en faktor som är lika med den dielektriska konstanten (ε) för mediet:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Den dielektriska konstanten är ett mått på mediets förmåga att "lagra" elektrisk fältenergi. Ju högre dielektrisk konstant, desto mer försvagar mediet det elektriska fältet.

Medium Dielektrisk Konstant (ε)
Vakuum 1.0 (exakt)
Luft (vid STP) 1.00059
Vatten 80
Glas 5-10
Plast 2-4
Papper 3.7
Olja 2.4
Nyckeltillämpningar:
  • Atom- och Molekylstruktur: Coulombs lag förklarar den attraktiva kraften mellan elektroner och kärnan i atomer.
  • Elektrisk Ingenjörskonst: Används vid design av kondensatorer, isolatorer och andra elektriska komponenter.
  • Kemisk Bindning: Jonbindningar och elektrostatisk interaktioner i molekyler beskrivs av Coulombs lag.
  • Elektrostatisk Fällning: Används för att ta bort partiklar från en gasström genom att applicera en elektrisk laddning.
  • Åska: Uppbyggnaden och urladdningen av elektrisk laddning i moln kan förklaras med hjälp av Coulombs lag.
  • Biologiska Processer: Många biologiska processer involverar elektrostatisk interaktion mellan laddade molekyler.

Vad är Coulomb's Law Calculator?

Coulomb's Law Calculator är ett verktyg som är utformat för att hjälpa användare att beräkna den elektrostatisk kraften, det elektriska fältet, den elektriska potentialen och den potentiella energin mellan laddade partiklar. Baserat på Coulombs lag förenklar detta verktyg beräkningar som är grundläggande inom fysik, elektroteknik och kemi.

Coulombs lag-formel

Coulombs lag uttrycks matematiskt som:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Där:

  • F är den elektrostatisk kraften (i Newton, N).
  • k är Coulombs konstant (8,9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ och q₂ är laddningarnas storlek (i Coulomb, C).
  • r är avståndet mellan de två laddningarnas centrum (i meter, m).

Hur man använder kalkylatorn

Kalkylatorn låter användare beräkna fyra olika värden baserat på Coulombs lag:

  • Elektrostatisk kraft – Bestämmer kraften mellan två laddningar.
  • Elektriskt fält – Beräknar fältstyrkan vid en given punkt.
  • Elektrisk potential – Beräknar potentialen på ett visst avstånd.
  • Potentiell energi – Utvärderar den lagrade energin mellan laddningar.

Steg för att använda kalkylatorn

  1. Välj vad du vill beräkna (kraft, fält, potential eller energi).
  2. Ange de nödvändiga värdena som laddningens storlek och avstånd.
  3. Välj enhet för avstånd (meter, centimeter, etc.).
  4. Justera visningsinställningar (decimaler, vetenskaplig notation, etc.).
  5. Klicka på "Beräkna" för att se resultaten.

Varför använda denna kalkylator?

Detta verktyg är användbart för studenter, ingenjörer och yrkesverksamma som behöver snabba och exakta elektrostatisk beräkningar. Det hjälper till med:

  • Att förstå grundläggande elektrostatisk interaktioner inom fysik.
  • Att lösa problem relaterade till laddade partiklar inom kemi.
  • Att analysera elektriska krafter i kretsar och material.

FAQ

Vad används Coulombs lag till?

Coulombs lag används för att beräkna kraften mellan laddade partiklar. Den hjälper till att förstå elektriska interaktioner inom olika vetenskapliga och tekniska tillämpningar.

Kan denna kalkylator hantera olika enheter?

Ja, du kan välja olika enheter för avstånd (meter, centimeter, millimeter, etc.) för att passa dina behov.

Tar kalkylatorn hänsyn till mediet mellan laddningarna?

Ja, det finns en möjlighet att inkludera en dielektrisk konstant, som tar hänsyn till mediets effekt på den elektrostatisk kraften.

Vad händer om jag anger en negativ laddning?

Negativa värden indikerar negativt laddade partiklar, såsom elektroner. Kalkylatorn avgör automatiskt om kraften är attraktiv eller repulsiv baserat på laddningarnas tecken.

Slutsats

Coulomb's Law Calculator är ett kraftfullt och lättanvänt verktyg för att beräkna elektrostatisk egenskaper. Oavsett om du studerar fysik, arbetar med tekniska problem eller analyserar elektriska krafter, ger detta verktyg snabba och exakta resultat.