قانون کولن یکی از اصول اساسی در فیزیک الکتریسیته است که نحوه تعامل بین بارهای الکتریکی را توصیف می‌کند. این قانون بیان می‌کند که نیروی جذب یا دفع بین دو بار الکتریکی مستقیماً وابسته به اندازه بارها و فاصله آن‌ها است. به طور دقیق‌تر، قانون کولن بیان می‌کند که نیروی جذب یا دفع بین دو بار الکتریکی برابر با حاصلضرب بارهای آن‌ها و معکوس مربع فاصله آن‌ها است. این قانون اساسی برای درک رفتار الکتریکی اجسام و مواد و همچنین برای محاسبه‌ی میدان الکتریکی بسیار مفید است.
کاربرد قانون کولن
از جمله کاربردهای قانون کولن عبارتند از :
- قانون کولن بیان می‌کند که برای دو بار الکتریکی متناوب، نیروی جذب یا دفع بین آن‌ها برابر با معکوس مربع فاصله آن‌ها و برابر با حاصلضرب بارهای آن‌ها است.
- قانون کولن به صورت ریاضی به صورت زیر بیان می‌شود: F = k * (|q1 * q2|) / r^2 که در این فرمول F نیروی جذب یا دفع، q1 و q2 بارهای الکتریکی، r فاصله بین آن‌ها و k ثابت کولن است.
- برای استفاده از قانون کولن باید واحد بارها را در نظر گرفت و از آن‌ها به صورت متناوب استفاده کرد.
- قانون کولن می‌تواند برای محاسبه نیروی جذب یا دفع بین دو بار الکتریکی استفاده شود و همچنین برای محاسبه میدان الکتریکی در اطراف یک بار الکتریکی نیز قابل استفاده است.
- قانون کولن اهمیت زیادی در فیزیک و مهندسی الکتریک دارد و برای درک و تحلیل رفتار الکتریکی اجسام و مواد بسیار مفید است.
مثالی برای قانون کولن
یک مثال ساده برای فهمیدن قانون کولن، فرض کنید دو بار الکتریکی با اندازه‌ی 2 کولن و 4 کولن به ترتیب در فاصله 3 متری از هم قرار دارند. می‌خواهیم نیروی جذب یا دفع بین آن‌ها را براساس قانون کولن بیابیم.
برای حل این مثال، از فرمول قانون کولن استفاده می‌کنیم:
F = k * (|q1 * q2|) / r^2
در اینجا، k ثابت کولن است که برابر با 9^10 * 9 به واحد N.m^2/C^2 است.
q1 = 2 C و q2 = 4 C هستند و فاصله بین آن‌ها r = 3 m است.
حال با جایگذاری مقادیر در فرمول، نیروی جذب یا دفع بین دو بار الکتریکی را به دست می‌آوریم:
F = 9 * 10^9 * (|2 * 4|) / 3^2
F = 8 * 10^9 N
بنابراین، نیروی جذب یا دفع بین دو بار الکتریکی با اندازه‌ی 2 کولن و 4 کولن در فاصله 3 متری از هم، برابر با 8 * 10^9 نیوتن است.
