חוק קולון

חוק קוּלוֹן (בצרפתית: Loi de Coulomb) הוא חוק פיזיקלי בסיסי בתחום האלקטרוסטטיקה, אשר נקרא על-שם הפיזיקאי הצרפתי שארל-אוגוסטן דה קולון שגילה אותו בשנות ה-80 של המאה ה-18. החוק קובע כי גודלו של הכוח החשמלי (דחייה או משיכה) בין שני גופים נקודתיים טעונים חשמלית פרופורציונלי ישירות למכפלת המטענים של הגופים ולהופכי ריבוע המרחק ביניהם. הניסוח הפורמלי הוא:

|F|=K{\frac {\left|q_{1}q_{2}\right|}{r^{2}}}

כאשר -

$\ F$ הוא גודל הכוח הפועל בקו ישר בין המטענים.
$\ q_{1}$ הוא גודל המטען החשמלי הראשון.
$\ q_{2}$ הוא גודל המטען החשמלי השני.
$\ r$ הוא המרחק בין שני המטענים.
$\ K$ הוא יחס קבוע, המכונה קבוע קולון. כמו כן: $k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}$ , כאשר $\ \varepsilon _{0}$ נקרא קבוע דיאלקטריות הריק.

אם אחד המטענים חיובי והאחר שלילי, הכוח יגרום למשיכה בין המטענים. כאשר סימני המטענים זהים, הכוח יגרום לדחייה.

יחידות מידה

ערכו של קבוע קולון תלוי במערכת היחידות בה עובדים.

במערכת SI:

קבוע קולון: $\ {\frac {H}{m}}$ או $\ {\frac {m}{F}}$ או $\ k\approx 8.99\cdot 10^{9}{\frac {N\cdot m^{2}}{C^{2}}}$ .
דיאלקטריות הריק: $\ \varepsilon _{0}\approx 8.85\cdot 10^{-12}{\frac {C^{2}}{N\cdot m^{2}}}$ .

במערכת cgs:

יחידת המטען, סטט-קולון (הנקראת גם "esu" או "פרנקלין"), מוגדרת כך שגודלו של קבוע קולון יהיה שווה בדיוק ל-1. לכן, $\ \varepsilon _{0}={\frac {1}{4\pi }}$ .

תחום דיוק

הניסוח המתואר כאן מדויק אך ורק כאשר שני הגופים במנוחה, ונשאר נכון למדי כשמהירותם איטית. כאשר הגופים מאיצים, כוחות מגנטיים נוצרים ומשנים את הכוח הפועל. כאשר התנועה מהירה ביותר, השדה החשמלי עצמו ישתנה, כפי שמתואר בתורת היחסות של איינשטיין.

ברוב המקרים כוח המשיכה זניח מאוד, אך למרות זאת, בגלל שלחלקיקים אלו יש מסה - ההשפעה אינה אפסית ויש להתחשב בה לעיתים.

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא חוק קולון בוויקישיתוף

science/Coulomb-force חוק קולון, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

Electromagnetism - Electrostatic Force - סרטון הסבר על אלקטרוסטטיקה וחוק קולון