Kalkulačka Coulombovho zákona

Autor: Henrick Yau
- July 21, 2026
| |

Kalkulačka Coulombovho zákona

Coulombov zákon opisuje elektrostatickú silu medzi dvoma nabitými časticami. Tento základný princíp elektrostatiky hovorí, že sila je priamo úmerná súčinu nábojov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.

Táto kalkulačka vám umožňuje určiť elektrostatickú silu, elektrické pole a potenciálnu energiu medzi nabitými časticami pomocou Coulombovho zákona.

Čo by ste chceli vypočítať?

C
? Veľkosť prvého náboja v coulomboch (C). Napríklad elektrón má náboj -1,602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Veľkosť druhého náboja v coulomboch (C).
? Vzdialenosť medzi stredmi dvoch nábojov.

Možnosti zobrazenia

? Zahrnúť vplyv dielektrického prostredia medzi nábojmi. Tým sa elektrostatická sila zníži o faktor dielektrickej konštanty.

O Coulombovom zákone

Coulombov zákon, formulovaný francúzskym fyzikom Charlesom-Augustinom de Coulombom v roku 1785, opisuje elektrostatickú silu medzi dvoma elektricky nabitými časticami. Je základným princípom elektrostatiky.

Matematické vyjadrenie:

Coulombov zákon je matematicky vyjadrený ako:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Kde:

  • F je elektrostatická sila medzi nábojmi (v Newtonoch, N)
  • k je Coulombova konštanta (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ a q₂ sú veľkosti nábojov (v Coulomboch, C)
  • r je vzdialenosť medzi stredmi nábojov (v metroch, m)
Súvisiace rovnice elektrického poľa:

Elektrické pole vo vzdialenosti r od bodového náboja q je dané:

E = k × |q| / r²

Elektrický potenciál vo vzdialenosti r od bodového náboja q je daný:

V = k × q / r

Elektrická potenciálna energia dvoch bodových nábojov q₁ a q₂ oddelených vzdialenosťou r je daná:

U = k × q₁ × q₂ / r
Vplyv dielektrického prostredia:

Keď sú náboje v inom prostredí ako vákuum, elektrostatická sila je znížená faktorom rovným dielektrickej konštante (ε) prostredia:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Dielektrická konštanta je miera schopnosti prostredia „ukladať“ energiu elektrického poľa. Čím vyššia je dielektrická konštanta, tým viac prostredie oslabuje elektrické pole.

Prostredie Dielektrická konštanta (ε)
Vákuum 1.0 (presne)
Vzduch (pri STP) 1.00059
Voda 80
Sklo 5-10
Plast 2-4
Papier 3.7
Olej 2.4
Kľúčové aplikácie:
  • Atómová a molekulárna štruktúra: Coulombov zákon vysvetľuje príťažlivú silu medzi elektrónmi a jadrom v atómoch.
  • Elektrotechnika: Používa sa pri navrhovaní kondenzátorov, izolátorov a iných elektrických komponentov.
  • Chemické väzby: Iónové väzby a elektrostatické interakcie v molekulách sú opísané Coulombovým zákonom.
  • Elektrostatické odlučovače: Používajú sa na odstraňovanie častíc z prúdu plynu aplikáciou elektrického náboja.
  • Blesk: Hromadenie a výboj elektrického náboja v oblakoch možno vysvetliť pomocou Coulombovho zákona.
  • Biologické procesy: Mnohé biologické procesy zahŕňajú elektrostatické interakcie medzi nabitými molekulami.

Čo je to kalkulačka Coulombovho zákona?

Kalkulačka Coulombovho zákona je nástroj navrhnutý na pomoc používateľom pri výpočte elektrostatickej sily, elektrického poľa, elektrického potenciálu a potenciálnej energie medzi nabitými časticami. Na základe Coulombovho zákona tento nástroj zjednodušuje výpočty, ktoré sú základom vo fyzike, elektrotechnike a chémii.

Vzorec Coulombovho zákona

Coulombov zákon je matematicky vyjadrený ako:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Kde:

  • F je elektrostatická sila (v Newtonoch, N).
  • k je Coulombova konštanta (8,9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ a q₂ sú veľkosti nábojov (v Coulomboch, C).
  • r je vzdialenosť medzi stredmi dvoch nábojov (v metroch, m).

Ako používať kalkulačku

Kalkulačka umožňuje používateľom vypočítať štyri rôzne hodnoty na základe Coulombovho zákona:

  • Elektrostatická sila – Určuje silu medzi dvoma nábojmi.
  • Elektrické pole – Vypočíta intenzitu poľa v danom bode.
  • Elektrický potenciál – Vypočíta potenciál v určitej vzdialenosti.
  • Potenciálna energia – Vyhodnotí uloženú energiu medzi nábojmi.

Kroky na použitie kalkulačky

  1. Vyberte, čo chcete vypočítať (sila, pole, potenciál alebo energia).
  2. Zadajte požadované hodnoty, ako je veľkosť náboja a vzdialenosť.
  3. Vyberte jednotku pre vzdialenosť (metre, centimetre atď.).
  4. Upravte preferencie zobrazenia (desatinné miesta, vedecký zápis atď.).
  5. Kliknite na "Vypočítať" pre zobrazenie výsledkov.

Prečo používať túto kalkulačku?

Tento nástroj je užitočný pre študentov, inžinierov a profesionálov, ktorí potrebujú rýchle a presné elektrostatické výpočty. Pomáha pri:

  • Porozumení základným elektrostatickým interakciám vo fyzike.
  • Riešení problémov súvisiacich s nabitými časticami v chémii.
  • Analýze elektrických síl v obvodoch a materiáloch.

FAQ

Na čo sa používa Coulombov zákon?

Coulombov zákon sa používa na výpočet sily medzi nabitými časticami. Pomáha pri porozumení elektrických interakcií v rôznych vedeckých a inžinierskych aplikáciách.

Dokáže táto kalkulačka pracovať s rôznymi jednotkami?

Áno, môžete si vybrať rôzne jednotky pre vzdialenosť (metre, centimetre, milimetre atď.) podľa vašich potrieb.

Zohľadňuje kalkulačka médium medzi nábojmi?

Áno, existuje možnosť zahrnúť dielektrickú konštantu, ktorá zohľadňuje vplyv média na elektrostatickú silu.

Čo sa stane, ak zadám záporný náboj?

Záporné hodnoty označujú záporne nabité častice, ako sú elektróny. Kalkulačka automaticky určí, či je sila príťažlivá alebo odpudivá na základe znamienka nábojov.

Záver

Kalkulačka Coulombovho zákona je výkonný a ľahko použiteľný nástroj na výpočet elektrostatických vlastností. Či už študujete fyziku, pracujete na inžinierskych problémoch alebo analyzujete elektrické sily, tento nástroj poskytuje presné výsledky rýchlo.