Charles-Augustin de Coulomb

Portret Karola-Augustina de Coulomba.

Charles-Augustin de Coulomb (14 czerwca 1736 – 23 sierpnia 1806), francuski inżynier i fizyk, odkrył zależność między siłą istniejącą między dwoma naładowanymi elektrycznie ciałami a odległością, która je dzieli, znaną jako prawo Coulomba. Badał również siły tarcia i używał zaawansowanej techniki matematycznej zwanej rachunkiem wariacyjnym do analizy sił na materiałach używanych w budownictwie.

równowaga skrętna Coulomba.

biografia

Coulomb urodził się w Angoulême we Francji. Był synem Henryka Coulomba i Katarzyny Bajet, których rodziny znajdowały się w wyższych warstwach społeczeństwa francuskiego.

Wczesne życie

będąc jeszcze dość młodym, Rodzina Coulomba przeniosła się do Paryża, gdzie otrzymał instrukcje w dziedzinie sztuki i Nauk w College Mazarin. Coulomb i jego ojciec przeprowadzili się do Montpellier po tym, jak jego ojciec doznał komplikacji finansowych. W tym czasie Coulomb przekazał swoje pierwsze prace do Towarzystwa Naukowego w tym mieście. Powrócił do Paryża na korepetycje i zdał egzaminy niezbędne do wstąpienia do Ecole du Genie w mieście Mezieres w 1760 roku.

kariera zawodowa i wczesne badania

po ukończeniu studiów w 1761 r.objął stanowisko porucznika w armii francuskiej jako inżynier wojskowy. Jego pierwszym dużym projektem było wzmocnienie fortyfikacji na wyspie Martynika we francuskich Indiach Zachodnich. W ciągu trzech lat spędzonych na tym zadaniu jego zdrowie ulegało komplikacjom, które miały na niego wpływ do końca życia.

w pracy z 1773 r.Coulomb zastosował swoje umiejętności matematyczne do wielu problemów konstrukcyjnych za pomocą rachunku wariacyjnego. Niektóre z technik, o których pisał, w tym teoria przesuwno-klinowa mechaniki gleby, są nadal w użyciu. Pięć lat później przesłał pracę do Academie des Sciences, opisując badania, które przeprowadził na kompasie magnetycznym przy użyciu wagi tortion, urządzenia, które wykorzystuje siłę generowaną przez skręcanie cienkiej nici do pomiaru innych sił. Za tę pracę otrzymał Grand Prix Academie des Sciences w 1777 roku.

odwrotne prawo kwadratowe dla ciał naładowanych elektrycznie

w 1779 roku Coulomb rozpoczął prace nad budową Fortu w Rochefort. Ale znalazł też czas na eksperymenty z mechaniką, pisząc “teorię prostych maszyn”, za którą otrzymał Grand Prix. Następnie zwrócił swoją uwagę na badania nad elektrycznością i magnetyzmem, przesyłając średnią pracę rocznie przez siedem lat, począwszy od 1785 roku. To właśnie w tym czasie pokazał, używając swojego wcześniej doskonałego balansu tortur, że siła elektryczna między naładowanymi ciałami zmienia się odwrotnie jak kwadrat odległości między nimi i jest porportional do ładunku każdego, będąc siłą przyciągającą dla przeciwnych ładunków i siłą odpychającą dla ładunków tego samego rodzaju. Wykazał również, że nie-przewodniki w pewnym stopniu przepuszczają energię elektryczną.

Od początku lat osiemdziesiątych do pierwszej dekady XIX wieku Coulomb nadal angażował się w życie publiczne, na co pozwalała burzliwa Polityka tamtych czasów. W 1784 roku relacjonował prace nad kanałami i portami w Bretanii, w tym samym roku objął kierownictwo nad Królewskimi fontannami. Odegrał także rolę w zapewnieniu Paryskiej wodociągi. W czasie Rewolucji Francuskiej odszedł z Corps du Genie i kontynuował badania w domu w Blois. W 1790 urodził mu się pierwszy syn Louise Francoise LeProust Desormeaux, którą poślubił w 1802 po narodzinach drugiego syna pary. Od tego czasu do 1806 roku był, jako Generalny Inspektor instrukcji publicznej, pomocnikiem w zakładaniu liceów w całym kraju. Coulomb, chory w późniejszych latach życia, zmarł w 1806 roku.

osiągnięcia naukowe

Coulomb wyróżnia się w historii mechaniki oraz elektryczności i magnetyzmu. W 1779 r.opublikował ważne badanie praw tarcia (Theory des machines simples, biorąc pod uwagę ich części i roideur des cordages), po którym 20 lat później nastąpiło Wspomnienie o lepkości.

w 1784 r.pojawiły się jego teoretyczne i eksperymentalne badania siły skrętnej i sprężystości nici metalowych (Historia Królewskiej Akademii Nauk, 229-269, 1784). Wspomnienie to zawierało opis różnych form jego równowagi skrętnej. Z wielkim powodzeniem wykorzystał ten instrument do eksperymentalnego badania rozkładu ładunku na powierzchniach oraz praw siły elektrycznej i magnetycznej.

w 1785 roku Coulomb przedstawił swoje trzy sprawozdania na temat elektryczności i magnetyzmu:

– Premier Mémoire sur l ‘Electricité et le Magnétisme, Histoire de l’ Académie Royale des Sciences, 569-577, 1785. W niniejszej publikacji Coulomb opisuje ” jak skonstruować i zastosować równowagę elektryczną (równowagę skrętną) w oparciu o Właściwość metalowych drutów o reakcyjnej sile skrętnej proporcjonalnej do kąta skrętnego. Coulomb również eksperymentalnie zdefiniował prawo sił ,które “dwa ciała zelektryfikowane tym samym rodzajem elektryczności oddziałują na siebie nawzajem”.

– Second Memorie sur la Electricité et le Magnetism, Histoire de la Academy Royale des Sciences, 578-611, 1785. W tej publikacji Coulomb dokonuje “określenia, zgodnie z jakimi prawami działają zarówno płyny magnetyczne, jak i elektryczne, poprzez odpychanie lub przyciąganie”.

– trzecia pamięć o elektryczności i magnetyzmie, Historia Królewskiej Akademii Nauk, 612-638, rok 1785. “Na ilość energii elektrycznej, że izolowane ciała straty w pewnym okresie czasu, albo przez kontakt z mniej wilgotnym powietrzem, lub w podpory mniej lub bardziej idio-elektryczne.”

Coulomb wyjaśnił prawa przyciągania i odpychania między ładunkami elektrycznymi a biegunami magnetycznymi, chociaż nie znalazł żadnego związku między tymi dwoma zjawiskami. Uważał, że przyciąganie i odpychanie spowodowane są różnymi rodzajami płynów.

Jednostka ładunku SI, prawo Coulomba i prawo Coulomba są nazwane jego imieniem.

prawo Coulomba

wykorzystując równowagę skrętną, Coulomb był w stanie zmierzyć siłę elektrostatyczną między dwoma elektrycznie naładowanymi obiektami o małych wymiarach. Jego obserwacje doprowadziły go do odkrycia matematycznej zależności, która została nazwana prawem Coulomba. Prawo to można sformułować w następujący sposób: wielkość siły elektrostatycznej między dwoma ładunkami punktowymi jest wprost proporcjonalna do wielkości każdego ładunku i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ładunkami. Wzór na prawo Coulomba ma taką samą postać jak prawo grawitacyjne Newtona: Siła elektryczna jednego ciała wywierana na drugie ciało jest równa sile wywieranej przez drugie ciało na pierwsze. Aby obliczyć wielkość siły, najłatwiej rozważyć uproszczoną, skalarną wersję prawa:

f = k C / q 1 / / q 2 / r 2 {\displaystyle F = k_{C} {\frac {/q_{1} / / q_{2}/} {r^{2}}}}

gdzie:

F {\displaystyle F\ }jest wielkością wywieranej siły, q 1 {\displaystyle q_{1}\ }jest ładunkiem na jednym ciele, q 2 {\displaystyle q_{2}\ }to ładunek na drugim ciele, r {\displaystyle r\ }to odległość między nimi, k C = 1 4 π ϵ 0 ≈ {\displaystyle k_{C}={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\approx }8.988×109 n M2 C-2 (również m F-1) jest stałą elektrostatyczną lub stałą siły Coulomba, a ϵ 0 ≈ {\displaystyle \epsilon _{0}\approx }8,854×10-12 C2 N-1 m-2 (również F M-1) jest przenikalnością wolnej przestrzeni, zwaną także stałą elektryczną, ważną stałą fizyczną.

w jednostkach cgs ładunek jednostkowy, esu ładunku lub statkulomb jest zdefiniowany tak, że stała siły Coulomba wynosi 1.

siła f {\displaystyle F} działa na linii łączącej dwa naładowane obiekty. Naładowane obiekty o tej samej polaryzacji odpychają się nawzajem wzdłuż tej linii, a naładowane obiekty o przeciwstawnej polaryzacji przyciągają się nawzajem wzdłuż tej linii.

Zobacz też

• Elektryczność
• grawitacja

• Abbott, David, (ed.). 1984. Słownik Biograficzny naukowców. Peter Bedrick ISBN 0195210832.
• Asimov, Isaac. 1982. Asimov ‘ s Biographical Encyclopedia of Science and Technology. 2.ed. New York: Doubleday. ISBN 0385177712.
• Ferguson, Pamela. 2002. Encyklopedia biograficzna naukowców świata. 8.ed. Chicago: World Book. ISBN 0716676001.
• Gillispie, Charles Coulston. 1975. Słownik biografii naukowej. Scribner. ISBN 0684101211.

ten artykuł zawiera tekst z Encyclopædia Britannica Eleventh Edition, publikacji obecnie w domenie publicznej.

wszystkie linki

• John J. O ‘ Connor i Edmund F. Robertson. Charles-Augustin de Coulomb w archiwum Mactutora