Kalkulačka Coulombova zákona

Autor: Henrick Yau
- July 21, 2026
| |

Kalkulačka Coulombova zákona

Coulombův zákon popisuje elektrostatickou sílu mezi dvěma nabitými částicemi. Tento základní princip elektrostatiky říká, že síla je přímo úměrná součinu nábojů a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi.

Tato kalkulačka umožňuje určit elektrostatickou sílu, elektrické pole a potenciální energii mezi nabitými částicemi pomocí Coulombova zákona.

Co chcete vypočítat?

C
? Velikost prvního náboje v Coulombech (C). Například elektron má náboj -1,602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Velikost druhého náboje v Coulombech (C).
? Vzdálenost mezi středy dvou nábojů.

Možnosti zobrazení

? Zahrnout vliv dielektrického prostředí mezi náboji. Tím se elektrostatická síla sníží o faktor dielektrické konstanty.

O Coulombově zákoně

Coulombův zákon, formulovaný francouzským fyzikem Charlesem-Augustinem de Coulombem v roce 1785, popisuje elektrostatickou sílu mezi dvěma elektricky nabitými částicemi. Je to základní princip elektrostatiky.

Matematické vyjádření:

Coulombův zákon je matematicky vyjádřen jako:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Kde:

  • F je elektrostatická síla mezi náboji (v Newtonech, N)
  • k je Coulombova konstanta (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ a q₂ jsou velikosti nábojů (v Coulombech, C)
  • r je vzdálenost mezi středy nábojů (v metrech, m)
Související rovnice elektrického pole:

Elektrické pole ve vzdálenosti r od bodového náboje q je dáno:

E = k × |q| / r²

Elektrický potenciál ve vzdálenosti r od bodového náboje q je dán:

V = k × q / r

Elektrická potenciální energie dvou bodových nábojů q₁ a q₂ oddělených vzdáleností r je dána:

U = k × q₁ × q₂ / r
Vliv dielektrického prostředí:

Když jsou náboje v jiném prostředí než ve vakuu, elektrostatická síla se sníží o faktor rovný dielektrické konstantě (ε) prostředí:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Dielektrická konstanta je mírou schopnosti prostředí "ukládat" energii elektrického pole. Čím vyšší je dielektrická konstanta, tím více prostředí oslabuje elektrické pole.

Prostředí Dielektrická konstanta (ε)
Vakuum 1.0 (přesně)
Vzduch (při STP) 1.00059
Voda 80
Sklo 5-10
Plast 2-4
Papír 3.7
Olej 2.4
Klíčové aplikace:
  • Atomová a molekulární struktura: Coulombův zákon vysvětluje přitažlivou sílu mezi elektrony a jádrem v atomech.
  • Elektrotechnika: Používá se při navrhování kondenzátorů, izolátorů a dalších elektrických součástek.
  • Chemické vazby: Iontové vazby a elektrostatické interakce v molekulách jsou popsány Coulombovým zákonem.
  • Elektrostatické odlučovače: Používají se k odstraňování částic z proudu plynu pomocí elektrického náboje.
  • Blesk: Hromadění a výboj elektrického náboje v oblacích lze vysvětlit pomocí Coulombova zákona.
  • Biologické procesy: Mnoho biologických procesů zahrnuje elektrostatické interakce mezi nabitými molekulami.

Co je to kalkulačka Coulombova zákona?

Kalkulačka Coulombova zákona je nástroj navržený tak, aby uživatelům pomohl vypočítat elektrostatickou sílu, elektrické pole, elektrický potenciál a potenciální energii mezi nabitými částicemi. Na základě Coulombova zákona tento nástroj zjednodušuje výpočty, které jsou zásadní ve fyzice, elektrotechnice a chemii.

Vzorec Coulombova zákona

Coulombův zákon je matematicky vyjádřen jako:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Kde:

  • F je elektrostatická síla (v Newtonech, N).
  • k je Coulombova konstanta (8,9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ a q₂ jsou velikosti nábojů (v Coulombech, C).
  • r je vzdálenost mezi středy dvou nábojů (v metrech, m).

Jak používat kalkulačku

Kalkulačka umožňuje uživatelům vypočítat čtyři různé hodnoty na základě Coulombova zákona:

  • Elektrostatická síla – Určuje sílu mezi dvěma náboji.
  • Elektrické pole – Vypočítá intenzitu pole v daném bodě.
  • Elektrický potenciál – Vypočítá potenciál v určité vzdálenosti.
  • Potenciální energie – Vyhodnotí uloženou energii mezi náboji.

Postup použití kalkulačky

  1. Vyberte, co chcete vypočítat (sílu, pole, potenciál nebo energii).
  2. Zadejte požadované hodnoty, jako je velikost náboje a vzdálenost.
  3. Zvolte jednotku pro vzdálenost (metry, centimetry atd.).
  4. Upravte předvolby zobrazení (desetinná místa, vědecký zápis atd.).
  5. Klikněte na "Vypočítat" pro zobrazení výsledků.

Proč používat tuto kalkulačku?

Tento nástroj je užitečný pro studenty, inženýry a profesionály, kteří potřebují rychlé a přesné elektrostatické výpočty. Pomáhá při:

  • Porozumění základním elektrostatickým interakcím ve fyzice.
  • Řešení problémů souvisejících s nabitými částicemi v chemii.
  • Analýze elektrických sil v obvodech a materiálech.

Často kladené otázky (FAQ)

K čemu se používá Coulombův zákon?

Coulombův zákon se používá k výpočtu síly mezi nabitými částicemi. Pomáhá porozumět elektrickým interakcím v různých vědeckých a inženýrských aplikacích.

Může tato kalkulačka pracovat s různými jednotkami?

Ano, můžete si vybrat různé jednotky pro vzdálenost (metry, centimetry, milimetry atd.) podle svých potřeb.

Zohledňuje kalkulačka prostředí mezi náboji?

Ano, existuje možnost zahrnout dielektrickou konstantu, která zohledňuje vliv prostředí na elektrostatickou sílu.

Co se stane, když zadám záporný náboj?

Záporné hodnoty označují záporně nabité částice, jako jsou elektrony. Kalkulačka automaticky určí, zda je síla přitažlivá nebo odpudivá, na základě znaménka nábojů.

Závěr

Kalkulačka Coulombova zákona je výkonný a snadno použitelný nástroj pro výpočet elektrostatických vlastností. Ať už studujete fyziku, pracujete na inženýrských problémech nebo analyzujete elektrické síly, tento nástroj poskytuje rychlé a přesné výsledky.