Electrostatiques (partie 1): Introduction aux charges et à la loi de Coulomb

Introduction aux charges et à la loi de Coulomb (vidéo datant de Mai 2008, que j'avais oublié de publier)

Parlons un peu de ce que je trouve être l'une

des plus mystérieuse force de l’univers.

En vérité, je trouve que toutes les forces de l'univers

sont mystérieuses,

mais concentrons nous sur les charges.

Nous avons tous entendus parler des charges.

La charge d'une batterie.

Cette particule a une charge.

Mais si nous réfléchissons un peu plus, cette "charge" signifie

qu'il existe une propriété nommé "charge",

et nous savons que si quelque chose contient une charge "positive" --

bien que cette nomination soit un peu arbitraire.

Ce n'est pas comme si les protons avaient un petit "+" écrit sur eux.

Nous aurions pu la nommer "négative".

Mais lorsque quelque chose a une charge positive et que

quelque chose d'autre a une charge positive,

ils se repoussent mutuellement.

Nous savons aussi que si j'avais quelque chose d'autre, une autre

particule qui possède une charge négative, et une fois encore

le mot est « négatif » utilisé ici est

tout à fait arbitraire.

Ils auraient pu appeler cela charge bleu et charge rouge,

mais tout ce que nous savons, c'est que quand un autre objet possède l'autre charge,

que dans ce cas, nous appelons "négative" -- Celle-ci va être

attirées par une charge "positive".

Que savons-nous donc sur les charges ?

La charge est une propriété qu'ont les particules, et si vous réunissez

assez de particules ensemble, l'objet obtenu possèdera

aussi cette propriété.

C'est donc une simple propriété.

Et c'est une manière de dire que je ne sais pas réellement

ce que c'est.

Et honetement, personne ne sait fondamentalement

ce que c'est.

En fait, personne ne connait vraiment fondamentalement quelque chose.

Mais la charge est une propriété des particules et

des objets, tout comme la masse.

Ce que je veux dire, si vous pensez cela, la masse est une propriété.

Et dans une certaine mesure, elle semble un peu plus réel que la charge,

parce que notre cerveau est câblé de façon à

comprendre ce qu'est la masse. Mais nous comprenons probablement

le poids et le volume encore mieux que la masse, mais nous pourrons réfléchir a ce

sujet à un autre moment.

La charge est un peu plus abstraite car, avant que nous n'ayons

commencé à frotter de l'ambre dans nos cheveux, nous ne la percevions pas,

sauf si nous avons été frappés par la foudre.

La charge est donc une propriété que les particules et les objets possèdent, et

nous savons qu'il existe deux types de charge, que nous avons

arbitrairement nommé "positives" et "négatives".

Et nous savons que les charges semblables se repoussent,

et que les charges opposées s'attirent, d'accord ?

Alors que pouvons-nous faire avec cela ?

Eh bien, si nous avons cette propriété, je pense qu'une chose

utile à faire, serait de mesurer cette propriété. C'est ainsi que

nous sommes arrivés avec un chiffre, que nous avons associé à l'unité de charge ;

le Coulomb.

Il est nommé d'après un scientifique à la fin du XVIIIe siècle, qui a joué

autour d'un lot avec charge.

Vous pourriez regarder vers le haut de plus d'infos sur lui sur Wikipédia.

Mais il a appelé le coulomb et le coulomb--il y a un

tas de définitions, mais j'aime à penser en termes

des particules élémentaires, juste parce que, dans une certaine mesure,

sauf si vous allez dans la théorie quantique et commencez à parler

quarks et autres choses, la charge élémentaire est le

charger sur un proton ou un neutron.

Donc je vais aller dans les détails à l'avenir sur en fait la

structure des atomes et tout autre chose, mais je voudrais juste

dessiner un petit exemple.

Si un atome tend à avoir quelques neutrons en eux, qui ne

que cette propriété soit frais.

Il va falloir quelques protons en eux, qui

ont une charge positive.

Une fois de plus, qui est une sorte de

arbitrairement défini comme un résultat positif.

Nous pourrions réclament une charge rouge.

Et puis il a ces choses circulent qui sont un peu,

beaucoup, beaucoup plus léger que les protons et les neutrons dans

le noyau et ceux-ci sont appelées électrons.

Il n'est pas encore clair qu'ils sont des objets réels.

Ils sont presque comme l'énergie, mais il est parfois utile de

les considèrent comme des objets.

Il est parfois utile de les visualiser comme--

Eh bien, non comme des objets.

Et nous irons dans tout cela plus tard, mais les électrons ont

une charge négative.

Et l'unité fondamentale de l'accusation, pour autant que nous sommes

concernés dès maintenant, avant de commencer à parler des quarks et

autres particules subatomiques potentiellement, est à la charge dans un

électrons ou les protons.

Et ils ont la même charge exacte et qu'élémentaire

frais est dénotée par e.

Et pour être franc, je ne suis pas sûr de savoir si e est l'abréviation de

élémentaire ou e est l'abréviation de l'électron.

Mais en fait, e est égal à la charge d'un proton pour elle

probablement représente la charge élémentaire d'un proton.

Et la charge d'un électron est négative, alors

e négatif est la charge d'un électron.

Mais si nous ne se soucient signe, puis le

ordres de grandeur sont les mêmes.

Donc, c'est fondamental que nous savons ou jusqu'au

notre physique.

C'est l'accusation fondamentale.

L'unité fondamentale de charge est juste les frais dans un proton

ou neutrons.

Alors comment un coulomb est lié à cela ?

Eh bien, un coulomb, dont nous allons désigner par C, est égale à--et

Il s'agit d'un peu d'un nombre arbitraire, mais quand on commence à

faire les choses avec l'électricité, nous verrons pourquoi le coulomb a été

définie comme ça, mais un coulomb est 6,24 fois 10 à

le dix-huitième e

Ou vous pouvez dire que c'est 10 fois 6,24 pour les dix-huitième fois le

charge sur un électron--en fait, fois la charge sur

un proton et puis, bien sûr, en termes de magnitude.

Parce que si je dis juste coulomb, je ne suis pas

vraiment de donner une direction.

Donc si vous regardez l'inverse, vous pouvez dire que

la charge élémentaire est égale à--au moins sa magnitude--

10 1,6 fois le moins coulombs 19.

Donc assez juste.

C'est peut-être un numéro utile à mémoriser, mais il sera

généralement être indiqué pour vous en quelque sorte.

Alors que pouvons-nous faire ?

Nous disons que ces objets ont cette propriété appelée frais.

Comme les charges se repoussent.

Contrairement aux accusations attirer.

Si nous avons assez de ces protons ensemble, puis le

tout objet a charge.

Si nous n'avons plus de protons que d'électrons, alors nous avons une

charge positive.

Si nous n'avons plus d'électrons que de protons, nous

ont une charge négative.

Et nous savons que nous avons défini cette unité de charge appelé le

Coulomb, qui est un tas de l'accusation fondamentale.

Nous allons donc jouer avec cela et voir si

Nous pouvons mesurer la charge.

Donc, une partie de la première--je suppose que nous pourrions appeler--

définition sur quels frais est, j'ai dit que comme frais

repousser, à droite ?

Comme frais de repoussent ainsi ces deux sont positifs.

Ils vont se repoussent mutuellement.

Et contrairement aux accusations, si c'est négatif, c'est positif,

ils vont attirer les uns les autres, droite ?

Donc, par définition, si ils vont de l'autre, ces deux

les particules vont accélérer

de l'autre.

Ces deux particules vont accélérer

uns envers les autres.

La charge entre ces particules ou la charge dans

chacune de ces particules doit être générant un type de

force, droite ?

Si il n'y n'avait aucune force générée, puis ils ne serait pas

repousser ou attirer les uns des autres, et c'est où nous arrivons à

Loi de Coulomb et c'est pourquoi nous avons appelé

frais après le Coulomb.

Coulomb a figuré dehors que la force entre deux charges est

égale à--et cela va être une quantité vectorielle, et

en 30 secondes environ, je vais vous dire ce qui se passe avec le

direction--est égale à une constante de temps de la première

temps de charge le deuxième chef d'accusation divisée par la distance

entre eux au carré.

Et c'est assez propre, parce que cela ressemble à un terrible

beaucoup aiment--donc si ce que nous appelons la force, la force électrique,

qui ressemble beaucoup à l'équation de la force de gravitation.

Je voudrais écrire que vers le bas.

La force de gravité entre deux masses est égale à la

constante gravitationnelle fois m1 fois m2 divisé par le

carré de la distance entre eux.

Jusqu'à présent, les deux forces que nous avons couvert, gravité, et

maintenant nous sommes couvrant la force électrique et nous allons finalement

augmenter ceci à la force électromagnétique, il semble qu'ils aimable

de loi à distance d'une manière similaire et ces deux

forces s'appliquent dans le vide.

Alors il n'importe pas si vous n'avez pas d'air, si vous n'avez pas

substances entre deux particules, elles sont en quelque sorte

communiquer avec l'autre, que je trouve

peu étonnant, non ?

Vous pouvez avoir rien entre ces deux particules, mais

en quelque sorte, cette particule sait que cette particule est là et

Cette particule sait que cette particule est là et ils

commencer à bouger sans avoir aucun--c'est pas comme ils ont

un fil relié à l'autre, et quelqu'un dit le

autres particules, Hé, il y a une particule là.

Commencer à bouger.

Donc je ne sais pas si vous trouvez que comme incroyable comme je le fais, mais

Pensez-y et vous pourriez.

Et c'est tout comme la gravité.

Je veux dire, les deux masses ne sont en aucune façon connectés.

Ils pourraient être assis dans le vide, mais en quelque sorte, ils savent

que les autres particules est là.

Et lorsque nous commençons à apprendre de la relativité spéciale et

tout cela, nous allons apprendre qu'il n'y a rien là, mais

peut-être que les masses sont en fait en quelque sorte de façonner l'univers.

Et peut-être que c'est le cas avec la

ainsi les charges électriques.

Mais tout ce que nous savons à ce stade est que nous avons ces frais

et qu'ils exercent une force sur l'autre c'est proportionnelle

le produit de leurs charges respectives divisé par

le carré de la distance entre eux.

Et cette constante à droite ici, c'est--j'oublie toujours elle.

Qu'est-ce ?

Je pense que c' est 6.--j'oublie toujours ce qui est un constant.

Il est 9 fois 10 à la neuvième.

Il est arrondi, bien sûr.

Ce serait incroyable si c'était exactement 9.

9 fois 10 à la neuvième et les unités sont newton mètre

carrés par coulomb au carré.

Et pourquoi ceux sont les unités ?

Eh bien, assez bien, car à la fin, nous avons coulomb,

Coulomb, donc nous allons avoir de coulomb au carré divisée

par mètre carré, et nous voulons terminer par newtons, donc nous

voulez annulent le coulomb au carré en le plaçant le

dénominateur.

Nous voulons annulent le mètre carré en le plaçant

le numérateur et puis nous finirons avec les newtons pour obtenir

la force, c'est seulement lorsque les unités proviennent.

Donc, étant donné que nous allons comprendre le

la force entre deux particules.

Alors disons que j'ai avez--et j'ai passé dix minutes avec une jolie

explication de longue haleine, mais les véritables problèmes que vous verrez

de votre physique en classe sont assez simples quand il

s'agit de la Loi de Coulomb.

Alors on me dira, Hé, nous avons un positif : nous avons une particule

ici, qui a une charge positive de plus--laissez-moi réfléchir

d'un bon nombre--plus de 5 fois 10 au moins 3

coulombs, voilà donc une charge positive.

Et puis nous avons une charge négative ici, nous allons donc dire

--que je ne sais pas.

Dans quelle mesure est-ce que je vais gagner eux ?

Disons qu'ils sont en dehors, un demi-mètre distantes, 0,5 mètres

et puis, j'ai ici une charge négative qui est 10 moins

10 fois 10 aux 2 coulombs négatif.

Alors, quelle est la force entre ces deux particules ?

Ainsi si nous juste leur branchement à la Loi de Coulomb, nous obtenons la

la force due à l'électricité.

La force électrique.

Pas à cause de l'électricité.

Nous n'avons pas encore fait.

La force statique électrique entre ces deux particules est

égale à la constante 10 9 fois pour les neuvième fois le

tout d'abord charger fois 5 fois 10 au moins 3 fois le

deuxième accusation--permettez-moi de faire cela dans une couleur différente--fois

moins 10 fois 10 au moins 2--j'ai réécrit tout cela,

Bien que vous ne verrez probablement pas--divisé par la

distance au carré, donc 0,5 au carré.

Nous avons juste branché sur cette formule.

Sorte qu'equals--permettez-moi de voir.

Jusqu'à 9 fois 0,5 fois 10.

Je vais juste faire les 10 séparément.

Voilà donc fois moins 10.

C'est 0,5 fois moins 10 correspond à moins de 5 fois est de 9-45,

et puis 10 pour le neuvième moins 3, donc 10 à la sixième, et

puis moins 2, alors 10 à la quatrième--fois 10 à la

quatrième--divisé par--et ce qui est de 0,5 au carré ?

C'est de 0,25, droite ?

Et c'est égal à quoi ?

Qui est égal à 4 fois ce top, 160, plus c'est l'équivalent

au moins 180 fois 10 aux quatrième newtons.

Et effectivement, cela peut sembler un grand nombre, mais ces

accusations que j'ai mis ici sont en fait assez grands frais,

et j'espère que vous obtiendrez un sens pour ce qui est un grand ou un

petite charge plus tard.

Mais ce sont des frais relativement importantes, et donc, c'est pourquoi

Il y a une force relativement importante exerçant entre ces

deux particules.

Maintenant, nous avons obtenu un nombre négatif, donc ce que cela signifie ?

Eh bien, nous savons que contrairement aux particules attirent, à droite ?

Presque par définition.

Dans ce cas, nous avons eu un positif et un négatif, alors

Quand nous nous retrouvons avec une force négative, lorsque nous utilisons de Coulomb

Droit, ce qui signifie que la force s'inspirera des deux particules à

l'autre le long de la plus courte distance entre eux.

Je veux dire, il ne va pas faire aller dans une courbe.

Ce genre de fait sens.

Si nous avions un positif là, cela signifie que la force était

repousser les deux particules.

Et si jamais vous avez confondu, il suffit de penser à ce sujet.

Si ils sont tous deux négatifs, ils vont repousser.

Si ils sont tous deux positifs, ils vont attirer.

Je vous verrai à la prochaine vidéo.