ترازوی پیچشی کولن

کولن دانشمند فرانسوی در ابتدا در رشته مهندسی ارتش خدمت می کرد و سرپرست امور آبها و چشمه ها بود. او مدت 9 سال در هند غربی خدمت کرد تا آنکه در سال 1789 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.

· نیروی جاذبه یا دافعه، بین دو بار الکتریکی با جنس عایق میان دوبار بستگی دارد.

قانون کولن در دستگاه یکاهای بین الملی (si)به شکل زیر نوشته می شود:

F=qq"/(4pee0r2)

در این رابطه q و q" اندازه بارها برحسب کولن ، r فاصله بین مرکز دو بار الکتریکی بر حسب متر است.

e قابلیت گذردهی فضای آزاد از بار الکتریکی و یا قابلیت گذردهی خلا می نامند و مقدار آن برابر است با

(8.85418+ -0.00002)*10-12 C2/Nm2

e عدد بدون واحدی است که به جنس 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.

تفاوت این قانون با قانون قبلی آن بود که به جای بارهای الکتریکی کمیت جرم مغناطیسی را وارد رابطه 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 .

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).

به این ترتیب قانون کولن به صورت تجربی مورد تائید واقع 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 تجاوز می‌کند. به عنوان مثال ، چنین اندازه گیریهایی نمی‌تواند ما را متقاعد سازد که در رابطه قانون کولن توان فاصله بارها از یکدیگر دقیق برابر 2 است.

برای دریافت عکس ها ایمیل برام بزن