Kalkulator Hukum Coulomb

- 06 April 2025
| |

Hukum Coulomb menerangkan daya elektrostatik antara dua zarah bercas. Prinsip asas elektrostatik ini menyatakan bahawa daya adalah berkadar terus dengan hasil darab cas dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara mereka.

Kalkulator ini membolehkan anda menentukan daya elektrostatik, medan elektrik, dan tenaga potensi antara zarah bercas menggunakan Hukum Coulomb.

Apa yang ingin anda kira?

C
? Magnitud cas pertama dalam Coulombs (C). Sebagai contoh, elektron mempunyai cas -1.602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Magnitud cas kedua dalam Coulombs (C).
? Jarak antara pusat kedua-dua cas.

Opsyen Paparan

? Sertakan kesan medium dielektrik antara cas. Ini akan mengurangkan daya elektrostatik dengan faktor pemalar dielektrik.

About Hukum Coulomb

Hukum Coulomb, yang dirumuskan oleh ahli fizik Perancis Charles-Augustin de Coulomb pada tahun 1785, menerangkan daya elektrostatik antara dua zarah bercas elektrik. Ia adalah prinsip asas dalam elektrostatik.

Ekspresi Matematik:

Hukum Coulomb dinyatakan secara matematik sebagai:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Di mana:

  • F adalah daya elektrostatik antara cas (dalam Newton, N)
  • k adalah pemalar Coulomb (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ dan q₂ adalah magnitud cas (dalam Coulombs, C)
  • r adalah jarak antara pusat cas (dalam meter, m)
Persamaan Medan Elektrik Berkaitan:

Medan elektrik pada jarak r dari cas titik q diberikan oleh:

E = k × |q| / r²

Potensi elektrik pada jarak r dari cas titik q diberikan oleh:

V = k × q / r

Tenaga potensi dua cas titik q₁ dan q₂ yang dipisahkan oleh jarak r diberikan oleh:

U = k × q₁ × q₂ / r
Kesan Medium Dielektrik:

Apabila cas berada dalam medium selain vakum, daya elektrostatik dikurangkan dengan faktor yang sama dengan pemalar dielektrik (ε) medium tersebut:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Pemalar dielektrik adalah ukuran kemampuan medium untuk "menyimpan" tenaga medan elektrik. Semakin tinggi pemalar dielektrik, semakin banyak medium melemahkan medan elektrik.

Medium Pemalar Dielektrik (ε)
Vakum 1.0 (tepat)
Udara (pada STP) 1.00059
Air 80
Kaca 5-10
Plastik 2-4
Kertas 3.7
Minyak 2.4
Aplikasi Utama:
  • Struktur Atom dan Molekul: Hukum Coulomb menerangkan daya tarikan antara elektron dan nukleus dalam atom.
  • Kejuruteraan Elektrik: Digunakan dalam reka bentuk kapasitor, penebat, dan komponen elektrik lain.
  • Pembentukan Kimia: Ikatan ionik dan interaksi elektrostatik dalam molekul diterangkan oleh Hukum Coulomb.
  • Pemendapan Elektrostatik: Digunakan untuk mengeluarkan zarah dari aliran gas dengan mengenakan cas elektrik.
  • Petir: Pengumpulan dan pelepasan cas elektrik dalam awan boleh diterangkan menggunakan Hukum Coulomb.
  • Proses Biologi: Banyak proses biologi melibatkan interaksi elektrostatik antara molekul bercas.

Apa itu Kalkulator Hukum Coulomb?

Kalkulator Hukum Coulomb adalah alat yang direka untuk membantu pengguna mengira daya elektrostatik, medan elektrik, potensi elektrik, dan tenaga potensi antara zarah yang bercas. Berdasarkan Hukum Coulomb, alat ini memudahkan pengiraan yang asas dalam fizik, kejuruteraan elektrik, dan kimia.

Formula Hukum Coulomb

Hukum Coulomb dinyatakan secara matematik sebagai:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Di mana:

  • F adalah daya elektrostatik (dalam Newton, N).
  • k adalah pemalar Coulomb (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ dan q₂ adalah magnitud cas (dalam Coulomb, C).
  • r adalah jarak antara pusat dua cas (dalam meter, m).

Bagaimana Menggunakan Kalkulator

Kalkulator membolehkan pengguna mengira empat nilai yang berbeza berdasarkan Hukum Coulomb:

  • Daya Elektrostatik – Menentukan daya antara dua cas.
  • Medan Elektrik – Mengira kekuatan medan pada titik tertentu.
  • Potensi Elektrik – Mengira potensi pada jarak tertentu.
  • Tenaga Potensi – Menilai tenaga yang tersimpan antara cas.

Langkah-langkah untuk Menggunakan Kalkulator

  1. Pilih apa yang ingin anda kira (Daya, Medan, Potensi, atau Tenaga).
  2. Masukkan nilai yang diperlukan seperti magnitud cas dan jarak.
  3. Pilih unit untuk jarak (meter, sentimeter, dll.).
  4. Sesuaikan pilihan paparan (tempat perpuluhan, notasi saintifik, dll.).
  5. Klik "Kira" untuk melihat hasilnya.

Kenapa Menggunakan Kalkulator Ini?

Alat ini berguna untuk pelajar, jurutera, dan profesional yang memerlukan pengiraan elektrostatik yang cepat dan tepat. Ia membantu dalam:

  • Memahami interaksi elektrostatik asas dalam fizik.
  • Menyelesaikan masalah berkaitan zarah bercas dalam kimia.
  • Menganalisis daya elektrik dalam litar dan bahan.

Soalan Lazim

Apa kegunaan Hukum Coulomb?

Hukum Coulomb digunakan untuk mengira daya antara zarah bercas. Ia membantu dalam memahami interaksi elektrik dalam pelbagai aplikasi saintifik dan kejuruteraan.

Adakah kalkulator ini boleh mengendalikan unit yang berbeza?

Ya, anda boleh memilih unit yang berbeza untuk jarak (meter, sentimeter, milimeter, dll.) untuk memenuhi keperluan anda.

Adakah kalkulator ini mengambil kira medium antara cas?

Ya, terdapat pilihan untuk memasukkan pemalar dielektrik, yang mengambil kira kesan medium terhadap daya elektrostatik.

Apa yang berlaku jika saya memasukkan cas negatif?

Nilai negatif menunjukkan zarah bercas negatif, seperti elektron. Kalkulator secara automatik menentukan sama ada daya itu menarik atau menolak berdasarkan tanda cas.

Kesimpulan

Kalkulator Hukum Coulomb adalah alat yang berkuasa dan mudah digunakan untuk mengira sifat elektrostatik. Sama ada anda sedang belajar fizik, bekerja pada masalah kejuruteraan, atau menganalisis daya elektrik, alat ini memberikan hasil yang tepat dengan cepat.