Калкулатор на закона на Кулон

Автор: Henrick Yau
- 27 септември 2026 г.
| |

Калкулатори

Законът на Кулон описва електростатичната сила между две заредени частици. Този основен принцип на електростатиката гласи, че силата е право пропорционална на произведението на зарядите и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях.

Този калкулатор ви позволява да определите електростатичната сила, електрическото поле и потенциалната енергия между заредени частици, използвайки закона на Кулон.

Какво искате да изчислите?

C
? Големината на първия заряд в кулони (C). Например, електронът има заряд от -1,602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Големината на втория заряд в кулони (C).
? Разстоянието между центровете на двата заряда.

Опции за показване

? Включва ефекта на диелектрична среда между зарядите. Това ще намали електростатичната сила с коефициент, равен на диелектричната константа.

За закона на Кулон

Законът на Кулон, формулиран от френския физик Шарл-Огюстен дьо Кулон през 1785 г., описва електростатичната сила между две електрически заредени частици. Това е основен принцип в електростатиката.

Математическият израз:

Законът на Кулон се изразява математически като:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Където:

  • F е електростатичната сила между зарядите (в нютони, N)
  • k е константата на Кулон (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ и q₂ са големините на зарядите (в кулони, C)
  • r е разстоянието между центровете на зарядите (в метри, m)
Свързани уравнения за електрично поле:

Електричното поле на разстояние r от точков заряд q се дава от:

E = k × |q| / r²

Електричният потенциал на разстояние r от точков заряд q се дава от:

V = k × q / r

Електричната потенциална енергия на два точкови заряда q₁ и q₂, разделени от разстояние r, се дава от:

U = k × q₁ × q₂ / r
Ефект на диелектрична среда:

Когато зарядите са в среда, различна от вакуум, електростатичната сила се намалява с коефициент, равен на диелектричната константа (ε) на средата:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Диелектричната константа е мярка за способността на средата да „съхранява“ енергия на електричното поле. Колкото по-висока е диелектричната константа, толкова повече средата отслабва електричното поле.

Среда Диелектрична константа (ε)
Вакуум 1.0 (точно)
Въздух (при STP) 1.00059
Вода 80
Стъкло 5-10
Пластмаса 2-4
Хартия 3.7
Масло 2.4
Ключови приложения:
  • Атомна и молекулярна структура: Законът на Кулон обяснява притегателната сила между електроните и ядрото в атомите.
  • Електроинженерство: Използва се при проектиране на кондензатори, изолатори и други електрически компоненти.
  • Химично свързване: Йонните връзки и електростатичните взаимодействия в молекулите се описват от закона на Кулон.
  • Електростатични утаители: Използват се за отстраняване на частици от газов поток чрез прилагане на електрически заряд.
  • Мълния: Натрупването и разреждането на електрически заряд в облаците може да се обясни със закона на Кулон.
  • Биологични процеси: Много биологични процеси включват електростатични взаимодействия между заредени молекули.

Какво представлява калкулаторът на закона на Кулон?

Калкулаторът на закона на Кулон е инструмент, предназначен да помогне на потребителите да изчислят електростатичната сила, електрическото поле, електрическия потенциал и потенциалната енергия между заредени частици. Базиран на закона на Кулон, този инструмент опростява изчисления, които са основни във физиката, електроинженерството и химията.

Формула на закона на Кулон

Законът на Кулон се изразява математически като:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Където:

  • F е електростатичната сила (в нютони, N).
  • k е константата на Кулон (8,9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ и q₂ са големините на зарядите (в кулони, C).
  • r е разстоянието между центровете на двата заряда (в метри, m).

Изчисляване на сила, поле, потенциал или енергия

Калкулаторът позволява на потребителите да изчислят четири различни стойности въз основа на закона на Кулон:

  • Електростатична сила – Определя силата между два заряда.
  • Електрическо поле – Изчислява силата на полето в дадена точка.
  • Електрически потенциал – Изчислява потенциала на определено разстояние.
  • Потенциална енергия – Оценява съхранената енергия между зарядите.

Изберете величина, въведете данни и натиснете Изчисли

  1. Изберете какво искате да изчислите (Сила, Поле, Потенциал или Енергия).
  2. Въведете необходимите стойности, като големина на заряда и разстояние.
  3. Изберете единицата за разстояние (метри, сантиметри и т.н.).
  4. Настройте предпочитанията за показване (десетични знаци, научна нотация и т.н.).
  5. Щракнете върху "Изчисли", за да видите резултатите.

За студенти, инженери и професионалисти в електростатика

Този инструмент е полезен за студенти, инженери и професионалисти, които се нуждаят от бързи и точни електростатични изчисления. Той помага при:

  • Разбиране на основните електростатични взаимодействия във физиката.
  • Решаване на проблеми, свързани със заредени частици в химията.
  • Анализиране на електрически сили в вериги и материали.

Въпроси за изчисляване по закона на Кулон

За какво се използва законът на Кулон?

Законът на Кулон се използва за изчисляване на силата между заредени частици. Той помага за разбирането на електрическите взаимодействия в различни научни и инженерни приложения.

Може ли този калкулатор да работи с различни единици?

Да, можете да изберете различни единици за разстояние (метри, сантиметри, милиметри и т.н.), за да отговарят на вашите нужди.

Калкулаторът отчита ли средата между зарядите?

Да, има опция за включване на диелектрична константа, която отчита влиянието на средата върху електростатичната сила.

Какво се случва, ако въведа отрицателен заряд?

Отрицателните стойности показват отрицателно заредени частици, като електрони. Калкулаторът автоматично определя дали силата е привличаща или отблъскваща въз основа на знака на зарядите.

Точни резултати за електростатични свойства

Калкулаторът на закона на Кулон е мощен и лесен за използване инструмент за изчисляване на електростатични свойства. Независимо дали изучавате физика, работите по инженерни проблеми или анализирате електрически сили, този инструмент предоставя точни резултати бързо.