חוק קולון

חוק קולון - מטענים דומים, בין אם חיוביים או שליליים, דוחים זה את זה. מטענים הפוכים, כלומר שלילי וחיובי, מושכים זה את זה. בכל המקרים גודל הכוחות הפועלים על שני המטענים זהה.

חוק קולון (צרפתית: 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 השמונה עשרה. החוק קובע כי גודלו של הכוח החשמלי (דחייה או משיכה) בין שני גופים נקודתיים טעונים חשמלית פרופורציוני 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.
• $\ k$ הינו 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. אחרת, הכוח יגרום לדחייה.

יחידות מידה

ערכו של קבוע קולון תלוי במערכת היחידות בה עובדים.

במערכת SI:

• $\ \frac{H}{m}$ או $\ \frac{m}{F}$ או $\ k\approx 8.99\cdot10^9 \frac{N\cdot m^2}{C^2}$.
• $\ \varepsilon_0\approx 8.85\cdot10^{-12}\frac{C^2}{N\cdot m^2}$.

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.

ראו גם

• חשמל
• חוק ביו-סבר
• שדה חשמלי