ما هو قانون كولوم؟
يصف قانون كولوم القوة الكهروستاتيكية بين جسيمين نقطيين ساكنين يحملان شحنة كهربائية. ومقدار هذه القوة يتناسب طرديًا مع حاصل ضرب الشحنتين، وعكسيًا مع مربع المسافة الفاصلة بينهما. تحسب هذه الأداة تلك القوة بوحدة النيوتن انطلاقًا من قيمتي الشحنتين (بالكولوم) والمسافة بينهما (بالمتر). وهي أداة فيزيائية عامة تنطبق في كل مكان وفي أي بلد.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل الشحنة الأولى (q₁) والشحنة الثانية (q₂) بوحدة الكولوم — استخدم قيمًا علمية مثل 0.000001 للتعبير عن ميكروكولوم واحد (µC) — ثم أدخل المسافة \(r\) بينهما بالمتر. تعرض الحاسبة مقدار القوة وتخبرك ما إذا كان التفاعل تنافريًا (شحنتان متماثلتان) أم تجاذبيًا (شحنتان متعاكستان). فحاصل ضرب موجب للشحنتين يعطي قوة تنافر، بينما يعطي الحاصل السالب قوة تجاذب.
شرح المعادلة
المعادلة هي $$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^{2}}$$ حيث \(k = 8.9875517873681764 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\) هو ثابت كولوم في الفراغ. وبما أن المسافة تظهر مربّعة في المقام، فإن مضاعفة المسافة بين الشحنتين تخفض القوة إلى ربع قيمتها الأصلية — وهي علاقة تربيع عكسي مشابهة لقانون الجاذبية.
مثال محلول
لنفترض أن شحنتين قيمتاهما \(q_1 = 1\ \mu C\) (أي \(1 \times 10^{-6}\) كولوم) و \(q_2 = 1\ \mu C\) وُضعتا على بُعد \(0.1\) متر. عندها تكون $$F = (8.9875517873681764 \times 10^{9}) \times \frac{(1 \times 10^{-6} \times 1 \times 10^{-6})}{0.1^{2}} = 8.9875517873681764 \times 10^{9} \times \frac{1 \times 10^{-12}}{0.01} = 0.898755\ldots\ \text{N}$$ والقوة هنا تنافرية لأن كلتا الشحنتين موجبتان.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ الشحنات بالكولوم (C) والمسافة بالمتر (m) تعطيان قوة بوحدة النيوتن (N). ولتحويل الميكروكولوم إلى كولوم اضرب القيمة في \(10^{-6}\).
ماذا تعني النتيجة السالبة؟ تشير الإشارة السالبة إلى قوة تجاذب، وهي تحدث عندما تكون إشارتا الشحنتين متعاكستين. أما صف «المقدار» فيعرض الشدة المطلقة للقوة.
هل تأخذ الحاسبة الوسط في الاعتبار؟ لا — فهي تستخدم قيمة الثابت \(k\) في الفراغ (الفضاء الحر). أما في وسط عازل فعليك القسمة على السماحية النسبية للوسط.
