شارل آگوستن دو کولن

[*Emerald*]

کولن دانشمند فرانسوی در ابتدا در رشته مهندسی ارتش خدمت می کرد و سرپرست امور آبها و چشمه ها بود. او مدت ۹ سال در هند غربی خدمت کرد تا آنکه در سال ۱۷۸۹ از ارتش استعفا کرد و به امور علمی و تحقیقی پرداخت و تحقیقاتش در زمینه الکتریسیته و مغناطیس و اصطکاک به نتیجه رسید. کولن در الکتریسیته موفق به کشف قانون نیروی جاذبه و دافعه الکتریکی شد. بنابر این قانون دو بار الکتریکی یکدیگر را با نیرویی متناسب با اندازه بارها و عکس مجذور فاصله جذب و یا دفع می کنند. او برای تحقیق در اندازه نیروی الکترواستاتیکی نوعی ترازوی پیچشی اختراع کرد. این ترازوی پیچشی را برای اندازه گیری نیروی مغناطیسی نیز به کار برد و قانونی مشابه آنچه در مورد الکتریسیته به دست آورده بود برای مغناطیس به دست آورد.(اساس کار این ترازوی پیچشی دقیقا همانند ترازوی کاوندیش است . با این تفاوت که اینجا گوی بار دار را به کره نزدیک می کنند.)
کولن با تکرار آزمایشهای مختلف دریافت که :

• نیروی جاذبه یا دافعه بین دو بار نقطه ای ، متناسب با عکس مجذور فاصله بین دو بار الکتریکی است .
• اندازه نیروی جاذبه یا دافعه بین دو بار الکتریکی با حاصل ضرب اندازه دو بار الکتریکی نسبت مستقیم دارد.

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

کولن با تکرار آزمایشهای مختلف دریافت که :

• نیروی جاذبه یا دافعه بین دو بار نقطه ای ، متناسب با عکس مجذور فاصله بین دو بار الکتریکی است .
• اندازه نیروی جاذبه یا دافعه بین دو بار الکتریکی با حاصل ضرب اندازه دو بار الکتریکی نسبت مستقیم دارد.
• نیروی جاذبه یا دافعه، بین دو بار الکتریکی با ج*ن*س عایق میان دوبار بستگی دارد.

قانون کولن در دستگاه یکاهای بین الملی (si)به شکل زیر نوشته می شود:
F=qq’/(4pee0r2)
در این ر*اب*طه q و q’ اندازه بارها برحسب کولن ، r فاصله بین مرکز دو بار الکتریکی بر حسب متر است.
e0 قابلیت گذردهی فضای آزاد از بار الکتریکی و یا قابلیت گذردهی خلا می نامند و مقدار آن برابر است با :
(۸/۸۵۴۱۸+ -۰/۰۰۰۰۲)*۱۰-۱۲ C2/Nm2
e عدد بدون واحدی است که به ج*ن*س عایق بین دو باربستکی دارد و نشان می دهد که چنانچه در فاصله بین دو بار عایقی غیر از خلاء باشد ، نیروی جاذبه یا دافعه جند مرتبه کوچکتر خواهد شد.

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

تفاوت این قانون با قانون قبلی آن بود که به جای بارهای الکتریکی کمیت جرم مغناطیسی را وارد ر*اب*طه نیرو کرد.
از جمله دیگر کارهای کولن اندازه گیری نیروی اصطکاک بین سطوح مختلف و قانونی است که در این مورد به دست داده است. بنا بر این قانون نیروی اصطکاک بین سطح دو جسم با نوع سطح تماس بستگی دارد و مستقل از بزرگی سطح تماس است. دنیای علم به پاس خدمات کولن واجد مقدار الکتریسیته را کولن نامید تا هر روز در مدارس کشورهای جهان نام او بر زبان ها رانده شود
ترازوی پیچشی کولن
کولن دستگاهی ساخت که به وسیله آن می‌توانست نیرویی را که دو ذره باردار بر یکدیگر وارد می‌کنند، اندازه بگیرد. در ترازوی کولن میله‌ای دمبل مانند قرار دارد که به دو انتهای آن کره‌های کوچکی متصل شده است. این دمبل بوسیله یک رشته که از وسط دمبل می‌گذرد، آویخته شده است. هر گاه کره باردار دیگری را به یکی از کره‌های دمبل که قبلا باردار شده است، نزدیک کنیم، بر اساس قانون کولن با توجه به نوع بارها ، این دو یکدیگر را جذب یا دفع می‌کنند، بنابراین در اثر این نیرو دمبل خواهد چرخید و رشته تاب می‌خورد. با اندازه گیری زاویه انحراف دمبل می‌توان نیروی میان دو بار الکتریکی را سنجید. کاوندیش بعدها با الهام از ترازوی پیچشی کولن وسیله‌ای ساخت که برای اندازه گیری نیروی جاذبه گرانش بکار می‌رود (ترازوی کاوندیش).

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

شد. البته لازم به ذکر است که باور ما در مورد قانون کولن ، از نظر کمی مبتنی بر تجربه‌های کولن نیست. دقت اندازه گیریهای ترازوی پیچشی کولن به زحمت از چند درصد ت*ج*اوز می‌کند. به عنوان مثال ، چنین اندازه گیریهایی نمی‌تواند ما را متقاعد سازد که در ر*اب*طه قانون کولن توان فاصله بارها از یکدیگر دقیق برابر ۲ است
قانون کولن
قانون کولن یک قانون فیزیک است که واکنش‌های الکتروستاتیکی میان بارهای نقطه ای را توصیف می‌کند این قانون نخستین بار در سال ۱۷۸۳ توسط فیزیکدان فرانسوی چارلز آگوستین کولن منتشر شد و منجر به گسترش نظریه الکترومغناطیس شد. این در حالی است که ر*اب*طهٔ نیروی الکتریکی و فاصله (از نوع نیروهای عکس مجذوری) قبلا" توسط جوزف پریستلی کشف شده بود و ر*اب*طه بین فاصله و بار الکتریکی توسط هنری کاوندیش بیان شده بود که همهٔ اینها قبل از کارهای کولن بوده است. قانون کولن از دیدگاه اسکالری به شکل زیر بیان می شود:
'بزرگی نیروی میان دو بار نقطه ای به طور مستقیم به بزرگی هر یک از بارها بستگی داشته و ر*اب*طهٔ عکس با مجذور فاصلهٔ میان دو بار دارد.'

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

شکل اسکالری

Diagram describing the basic mechanism of Coulomb's law; like charges repel each other and opposite charges attract each other.
شکل مکانیزم پایه‌ای قانون کولن را توصیف می‌کند که بارهای هم‌نام همدیگر را دفع و نا هم‌نام هم دیگر را جذب می کنند. شکل اسکالری قانون کولن تنها بزرگی نیروی بین دو بار الکتریکی را بیان می کند. اگر جهت مهم باشد پس شکل برداری نیز اهمیت
می یابد بزرگی نیروی الکترواستاتیکی (F) از ر*اب*طه زیر بدست می آید:


که r فاصله بین دو بار و ke, ثابت تناسب است . یک نیروی مثبت جذب دو بار و یک نیروی منفی دافعه بین دو بار را بیان می کند. ثابت ke, ثابت کولن نامیده می‌شود ( گاهی اوقات هم ثابت نیروی کولنی ) که به شرایط محیط بستگی دارد و می توان آن را محاسبه کرد.
با محاسبه سرعت نور در خلا که m·s-۱ 29979245 و گذر دهی مغناطیسی μ۰

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

و دانستن ثابت گذر دهی خلا ε۰ در واحد cgs واحد بار که ۱۰-۱۲×۸.۸۵۴۱۸۷۸۱۷ است ثابت نیروی کولنی ۱ میشود
فرمول بیان می‌کند که بزرگی نیرو با بزرگی بارها ر*اب*طه مستقیم دارد و با مجذور فاصلهٔ آنها ر*اب*طه عکس دارد. قانون کولن همچنین می‌تواند در مقیاس اتمی نیز بیان شود که نیرو به بیان هارترس بر بوهر است بار به بیان بار اولیه و فاصله بر اساس فاصله بوهر می‌باشد.
میدان الکتریکی
میدان الکتریکی از قانون نیروی لورنتس حاصل می‌شود. بزرگی میدان الکتریکی که توسط یک بار نقطه‌ای (q)در فاصله(r) بدست می‌آید.

برای یک بار مثبت جهت میدان الکتریکی به صورت یک چشمه از امکان قرار گرفتن بار است در حالی که برای بار منفی در جهت مخالف است.
واحد بار الکتریکی در اس‌آی ولت بر متر یا نیوتن بر کولن است.
شکل برداری
به منظور اینکه هم‌اندازه و هم‌جهت نیروی وارد بر یک بار نقطه‌ای محاسبه شود. q1 را در و q2 را در در نظر بگیرید شکل کامل قانون کولن چنین است

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

که در آن r فاصلهٔ بین دو بار است این توصیف اسکالر قانون کولن را با جهت بردار ۱۲ r ساده تر می‌کند (که با خط واصلq1 و q2 موازی است). اگر دو بار هم علامت باشند حاصل ضرب q1 وq2 مثبت است و نیروی وارد بر q1 با بردار , داده می‌شود در این حالت بارها همدیگر را دفع می‌کنند اگر بارها غیر هم علامت باشند حاصل ضرب q1 و q2 منفی است و جهت نیروی وارد بر q۱ در جهت , است در این حالت بارها همدیگر را جذب می‌کنند.
اصل بر هم نهی برای نیروی وارد بر بار کوچک یک سیستم N ذره‌ای چنین است. این در حالی است که qi و ri بزرگی مکان iامین بار هستند. Ri یک بردار یکه در راستای r-ri است (برداری که q iرا بهq متصل می‌کند)وRi بزرگیRi است

توزیع پیوسته بار
برای یک توزیع پیوسته یک انتگرال‌گیری بر روی منطقه توزیع بار همانند یک جمع بندی بی نهایت است که هر نقطه از صفحه را به صورت المان dq در نظر می‌گیرد.
برای یک توزیع بار خطی ( یک تخمین خوب برای بار در یک سیستم )(r’)λ بار در یکای طول qi و یک المان کوچک از طول است.


.برای یک توزیع بار سطحی (یک تخمین خوب صفحات موازی در خازن هاست)σ(r’) بار در یکای سطحr’ وdA’ یک المان کوچک سطح است .

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

برای یک توزیع بار حجمی (مانند بار در میان یک حجم فلزی)ρ(r’) بار در یکای حجمr’ و dV ‘نیز یک المان کوچک حجم است.

نیروی وارد بر بار کوچک آزمون از ر*اب*طه زیر بدست می آید:


نمو نه تصویری
شکل زیر نمونه ای تصویری از قانون کولن است که در آن q1q2 > 0 بردار در q1 و در q2کشیده شده است بزرگی آنها با هم برابر است یردار نیز بردار فاصله دو بار q1و q2 است.
A graphical representation of Coulomb's law.






شباهت‌های الکترو استاتیکی
در فرمول بندی اخیر، قانون کولن تنها برای حالتی برقرار است که بارها ساکن باشند و یا با سرعت‌های بسیار پایین حرکت کننداین شرایط منجر به شرایط الکتروستاتیکی می‌شود وقتی حرکت اتفاق می افتد میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که نیروی وارد بر اجسام را تغییر می دهد. بر هم کنش‌های مغناطیسی میان بارهای در حال حرکت اینگونه تصور می شودکه نیروهای میدان الکتروستاتیکی را آشکار می‌کند اما نظریه نسبیت انیشتین ما را به تعمق بیشتر وا می دارد.

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

شارل آگوستَن دو کولُن (به فرانسوی: Charles-Augustin de Coulomb)(زاده ۱۴ ژوئن ۱۷۳۶ در آنگولم فرانسه - درگذشته ۲۳ اوت ۱۸۰۶ در پاریس) فیزیکدان فرانسوی بود. نام او یکی از ۷۲ نامی است که روی برج ایفل قرار دارد.
شارل آگوستین کولن از افسران فرانسوی در رشته مهندسی بود که استحکامات بوربون را در جنگ در مارتنیکا ساخت و هم چنین اکتشافاتی در مورد مقاومت سقف‌ها و طناب‌های کشتی دارد.
در مورد مغناطیس و قطب‌نما عقاید و اکتشافات جدیدی را ارائه داد.
او هم چنین مخترع ترازوی پیچشی است.


تحقیقات

ترازوی پیچشی کولن
او تحقیقات زیادی دربارهٔ الکتریسیته انجام داد.
او را بیشتر برای پدیدآوردن قانون کولن- که دربارهٔ نیروی الکترواستاتیکی دربارهٔ کشش و دافعه می‌باشد- می‌شناسند اما کارهای مهمی در ر*اب*طه با اصطکاک نیز انجام داده‌است. یکای بار الکتریکی در اس‌آی، کولن، به نام او نامگذاری شد.

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان

[*Emerald*]

هر کولن مقدار بار الکتریکی گذرنده در یک ثانیه و در جریان ثابت یک آمپر است.
{\displaystyle 1\mathrm {C} =1\mathrm {A} \cdot 1\mathrm {s} }
یک کولن همچنین مقدار بار اندوخته شده در سمت مثبت خازن است در صورتی که گنجایش آن ۱ فاراد و اختلاف پتانسیل اعمال شده، ۱ ولت باشد.
{\displaystyle 1\mathrm {C} =1\mathrm {F} \cdot 1\mathrm {V} }
این یکای اس‌آی، به افتخار شارل آگوستن دو کولن، کولن نامیده شده‌است؛ همانند دیگر یکاهای اس‌آی نشان این یکا نیز از حرف نخست نام بنیان‌گذار آن (C) برداشته شده‌است.

• هر مول پروتون (نزدیک ۱۰۲۳ × ۶٫۰۲۲ یا عدد آووگادرو) به نام ثابت فارادی یا فارادی شناخته شده‌است. هر فارادی با ۹۶۴۸۵٫۳۳۹۹ کولن برابر است. پیرو عدد آووگادرو (NA) هر کولن برابر با نزدیک۱۰−۵ × NA × ۱٫۳۶ بار الکترون است.
• هر آمپر ساعت = ۳۶۰۰ کولن و ۱ میلی‌آمپر ساعت = ۳٫۶ کولن
• بار الکترون برابر با۱۰−۱۹ × ۱٫۶۰۲۱۷۶۴۸۷ کولن
• یک استات‌کولن (statC)، یکای بار الکترواستاتیک سی‌جی‌اس (esu)، با حدود ۱۰−۱۰ × ۳٫۳۳۵۶ کولن برابر است.
• هر کولن برابر بار الکتریکی ۱۰۱۸ × ۶٫۲۴۱۵۰۶ پروتون یا به‌طور ضرب شده به ۱ منفی (۱-) برابر با بار الکتریکی ۱۰۱۸ × ۶٫۲۴۱۵۰۶ الکترون است.

 

انجمن رمان نویسی دانلود رمان