Калькулятор закону Кулона

Автор: Henrick Yau
- July 21, 2026
| |

Калькулятор закону Кулона

Закон Кулона описує електростатичну силу між двома зарядженими частинками. Цей фундаментальний принцип електростатики стверджує, що сила прямо пропорційна добутку зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Цей калькулятор дозволяє визначити електростатичну силу, електричне поле та потенціальну енергію між зарядженими частинками за допомогою закону Кулона.

Що ви хочете обчислити?

Кл
? Величина першого заряду в кулонах (Кл). Наприклад, електрон має заряд -1,602 × 10⁻¹⁹ Кл.
Кл
? Величина другого заряду в кулонах (Кл).
? Відстань між центрами двох зарядів.

Параметри відображення

? Врахувати вплив діелектричного середовища між зарядами. Це зменшить електростатичну силу на коефіцієнт діелектричної проникності.

Про закон Кулона

Закон Кулона, сформульований французьким фізиком Шарлем-Огюстеном де Кулоном у 1785 році, описує електростатичну силу між двома електрично зарядженими частинками. Це фундаментальний принцип електростатики.

Математичний вираз:

Закон Кулона математично виражається як:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Де:

  • F — це електростатична сила між зарядами (у ньютонах, Н)
  • k — стала Кулона (8.9875 × 10⁹ Н·м²/Кл²)
  • q₁ та q₂ — величини зарядів (у кулонах, Кл)
  • r — відстань між центрами зарядів (у метрах, м)
Пов'язані рівняння електричного поля:

Електричне поле на відстані r від точкового заряду q визначається як:

E = k × |q| / r²

Електричний потенціал на відстані r від точкового заряду q визначається як:

V = k × q / r

Потенціальна енергія двох точкових зарядів q₁ та q₂, розділених відстанню r, визначається як:

U = k × q₁ × q₂ / r
Вплив діелектричного середовища:

Коли заряди знаходяться в середовищі, відмінному від вакууму, електростатична сила зменшується в рази, що дорівнює діелектричній проникності (ε) середовища:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Діелектрична проникність — це міра здатності середовища «зберігати» енергію електричного поля. Чим вища діелектрична проникність, тим більше середовище послаблює електричне поле.

Середовище Діелектрична проникність (ε)
Вакуум 1.0 (точно)
Повітря (за нормальних умов) 1.00059
Вода 80
Скло 5-10
Пластик 2-4
Папір 3.7
Олія 2.4
Ключові застосування:
  • Атомна та молекулярна структура: Закон Кулона пояснює силу притягання між електронами та ядром в атомах.
  • Електротехніка: Використовується при проектуванні конденсаторів, ізоляторів та інших електричних компонентів.
  • Хімічний зв'язок: Іонні зв'язки та електростатичні взаємодії в молекулах описуються законом Кулона.
  • Електростатичні фільтри: Використовуються для видалення частинок із газового потоку шляхом надання електричного заряду.
  • Блискавка: Накопичення та розряд електричного заряду в хмарах можна пояснити за допомогою закону Кулона.
  • Біологічні процеси: Багато біологічних процесів включають електростатичні взаємодії між зарядженими молекулами.

Що таке калькулятор закону Кулона?

Калькулятор закону Кулона — це інструмент, призначений для допомоги користувачам у розрахунку електростатичної сили, електричного поля, електричного потенціалу та потенціальної енергії між зарядженими частинками. Заснований на законі Кулона, цей інструмент спрощує обчислення, які є фундаментальними у фізиці, електротехніці та хімії.

Формула закону Кулона

Закон Кулона математично виражається так:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Де:

  • F — електростатична сила (у Ньютонах, Н).
  • k — стала Кулона (8,9875 × 10⁹ Н·м²/Кл²).
  • q₁ та q₂ — величини зарядів (у Кулонах, Кл).
  • r — відстань між центрами двох зарядів (у метрах, м).

Як користуватися калькулятором

Калькулятор дозволяє обчислювати чотири різні величини на основі закону Кулона:

  • Електростатична сила — визначає силу між двома зарядами.
  • Електричне поле — розраховує напруженість поля в заданій точці.
  • Електричний потенціал — обчислює потенціал на певній відстані.
  • Потенціальна енергія — оцінює накопичену енергію між зарядами.

Кроки для використання калькулятора

  1. Виберіть, що ви хочете обчислити (Силу, Поле, Потенціал або Енергію).
  2. Введіть необхідні значення, такі як величина заряду та відстань.
  3. Виберіть одиницю вимірювання відстані (метри, сантиметри тощо).
  4. Налаштуйте параметри відображення (кількість десяткових знаків, науковий запис тощо).
  5. Натисніть "Розрахувати", щоб переглянути результати.

Навіщо використовувати цей калькулятор?

Цей інструмент корисний для студентів, інженерів та професіоналів, яким потрібні швидкі та точні електростатичні розрахунки. Він допомагає:

  • Розуміти основні електростатичні взаємодії у фізиці.
  • Вирішувати задачі, пов'язані із зарядженими частинками в хімії.
  • Аналізувати електричні сили в колах та матеріалах.

Поширені запитання

Для чого використовується закон Кулона?

Закон Кулона використовується для розрахунку сили між зарядженими частинками. Він допомагає розуміти електричні взаємодії в різних наукових та інженерних застосуваннях.

Чи може цей калькулятор працювати з різними одиницями вимірювання?

Так, ви можете вибрати різні одиниці для відстані (метри, сантиметри, міліметри тощо) відповідно до ваших потреб.

Чи враховує калькулятор середовище між зарядами?

Так, є опція для введення діелектричної проникності, яка враховує вплив середовища на електростатичну силу.

Що станеться, якщо я введу від'ємний заряд?

Від'ємні значення вказують на негативно заряджені частинки, наприклад електрони. Калькулятор автоматично визначає, чи є сила притягальною або відштовхувальною, залежно від знаку зарядів.

Висновок

Калькулятор закону Кулона — це потужний і простий у використанні інструмент для розрахунку електростатичних властивостей. Незалежно від того, чи вивчаєте ви фізику, працюєте над інженерними задачами або аналізуєте електричні сили, цей інструмент швидко надасть точні результати.