Charles-Augustin de Coulomb

porträtt av Charles-Augustin de Coulomb.

Charles-Augustin de Coulomb (14 juni 1736 – 23 augusti 1806), en fransk ingenjör och fysiker, upptäckte förhållandet mellan kraften som finns mellan två elektriskt laddade kroppar och avståndet som skiljer dem, känd som Coulombs lag. Han studerade också friktionskrafter och använde en avancerad matematisk teknik som kallas variational calculus för att analysera krafterna på material som används i konstruktion.

Coulombs torsionsbalans.

biografi

Coulomb är född i Angoul, Frankrike. Han var son till Henry Coulomb och Catherine Bajet, vars båda familjer var belägna i det franska samhällets högre skikt.

Tidigt liv

medan han fortfarande var ganska ung flyttade Coulombs familj till Paris, där han fick undervisning i konst och vetenskap vid Högskolan Mazarin. Coulomb och hans far flyttade till Montpellier efter att hans far drabbats av ett ekonomiskt bakslag. Under denna tid skickade Coulomb några av sitt första arbete till vetenskapssamhället i den staden. Han återvände till Paris för handledning och passerade de tentor som var nödvändiga för hans inträde till Ecole du Genie i staden Mezieres 1760.

professionell karriär och tidig forskning

efter examen 1761 tillträdde han positionen som löjtnant i den franska armen som militäringenjör. Hans första stora projekt var att stärka befästningarna på ön Martinique i franska Västindien. Hans hälsa drabbades av bakslag under de tre år han tillbringade vid denna uppgift som skulle påverka honom under resten av sitt liv.

i ett papper från 1773 tillämpade Coulomb sina matematiska färdigheter på ett antal konstruktionsproblem med hjälp av variationskalkylen. Några av de tekniker han skrev om, inklusive en glidande kilteori om jordmekanik, används fortfarande idag. Fem år senare skickade han in ett papper till Academie des Sciences och rapporterade forskning som han hade gjort på magnetkompassen med hjälp av en tortionsbalans, en enhet som använder kraften som genereras från att vrida en tunn tråd för att mäta andra krafter. För detta arbete delade han Grand Prix för Academie des Sciences 1777.

Inverse square law för elektriskt laddade kroppar

år 1779 började Coulomb arbeta med byggandet av ett fort i Rochefort. Men han hittade också tid att experimentera med mekanik och skrev “The Theory of Simple Machines”, för vilken han tilldelades Grand Prix. Han riktade sedan sin uppmärksamhet mot undersökningar om elektricitet och magnetism och skickade i genomsnitt ett papper om året över sju år med början 1785. Det var under denna tid som han visade, med hjälp av sin tidigare fulländade tortion balans, att den elektriska kraften mellan laddade kroppar varierar omvänt som kvadraten av avståndet mellan dem, och är portional till laddningen av varje, är en attraktiv kraft för motsatta laddningar, och en repellerande kraft för laddningar av samma slag. Han visade också att icke-ledare passerar elektricitet till viss del.

från början av 1780-talet till det första decenniet av 1800-talet fortsatte Coulomb att vara involverad i det offentliga livet som den turbulenta politiken i dessa tider tillät. Han rapporterade om kanal-och hamnarbeten i Bretagne 1784, placerades som ansvarig för kungens fontäner samma år. Han spelade också en roll för att säkerställa Paris vattenförsörjning. Mitt i den franska revolutionen gick han i pension från Corps du Genie och fortsatte sin forskning från ett hem i Blois. År 1790 föddes hans första son till Louise Francoise LeProust Desormeaux, som han skulle gifta sig med 1802 efter parets andra sons födelse. Från den tiden fram till 1806 var han, som inspektör för allmän instruktion, avgörande för att etablera lyceer över hela landet. Coulomb, som var av ohälsa under sina senare år, dog 1806.

vetenskapliga prestationer

Coulomb utmärker sig i historien om mekanik och elektricitet och magnetism. År 1779 publicerade han en viktig undersökning av friktionslagen (teorin om enkla maskiner, med hänsyn till friktionen av deras delar och styvheten hos repen), som följdes 20 år senare av en memoar om viskositet.

år 1784 uppträdde hans teoretiska och experimentella forskning om metalltrådens vridkraft och elasticitet (History of the Royal Academy of Sciences, 229-269, 1784). Denna memoar innehöll en beskrivning av olika former av hans torsionsbalans. Han använde instrumentet med stor framgång för den experimentella undersökningen av fördelningen av laddning på ytor och av lagarna för elektrisk och magnetisk kraft.

år 1785 presenterade Coulomb sina tre rapporter om El och Magnetism:

– Premier M. I denna publikation beskriver Coulomb ” hur man konstruerar och använder en elektrisk balans (torsionsbalans) baserat på egenskapen hos metalltrådarna att ha en reaktionstorsionskraft proportionell mot torsionsvinkeln.”Coulomb bestämde också experimentellt lagen om de krafter som “två kroppar elektrifierade av samma typ av elektricitet utövar på varandra.”

– Sécond Mémoire sur l ‘Electricité et le Magnetisme, Histoire de l’ Académie Royale des Sciences, 578-611, 1785. I denna publikation utför Coulomb ” bestämningen enligt vilka lagar både magnetiska och elektriska vätskor verkar, antingen genom repulsion eller genom attraktion.”

– tredje avhandling om elektricitet och Magnetism, Kungliga Vetenskapsakademiens historia, 612-638, 1785. “På den mängd el som en isolerad kropp förlorar under en viss tidsperiod , antingen genom kontakt med mindre fuktig luft eller i stöden mer eller mindre idio-elektrisk.”

Coulomb förklarade lagarna om attraktion och avstängning mellan elektriska laddningar och magnetiska poler, även om han inte hittade något samband mellan de två fenomenen. Han trodde att attraktionen och avstängningen berodde på olika typer av vätskor.

si-laddningsenheten, coulomb och Coulombs lag är uppkallade efter honom.

Coulombs lag

med hjälp av en torsionsbalans kunde Coulomb mäta den elektrostatiska kraften mellan två elektriskt laddade föremål med små dimensioner. Hans observationer fick honom att upptäcka ett matematiskt förhållande som kom att kallas Coulombs lag. Denna lag kan anges enligt följande: storleken på den elektrostatiska kraften mellan två punktladdningar är direkt proportionell mot storleken på varje laddning och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet mellan laddningarna. Formeln till Coulombs lag är av samma form som Newtons gravitationslag: den elektriska kraften hos en kropp som utövas på den andra kroppen är lika med den kraft som utövas av den andra kroppen på den första. För att beräkna kraftens storlek kan det vara lättast att överväga den förenklade skalära versionen av lagen:

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

där:

F {\displaystyle F\}är storleken på den kraft som utövas, q 1 {\displaystyle q_{1}\ }är laddningen på en kropp, q 2 {\displaystyle q_{2}\ }är laddningen på den andra kroppen, r {\displaystyle r\ }är avståndet mellan dem, k C = 1 4 kg 0 kg {\displaystyle K_{C}={\frac {1}{4\pi \Epsilon _{0}}}\ca }8.988 kg 109 N m2 C-2 (även m F-1) är den elektrostatiska konstanten eller Coulomb-kraftkonstanten, och 0 kg 0 kg {\displaystyle \epsilon _{0}\ca }8,854 kg 10-12 C2 N-1 m-2 (Även F m-1) är permittiviteten för ledigt utrymme, även kallad elektrisk konstant, en viktig faktor för fysisk konstant.

i cgs-enheter definieras enhetsladdningen, esu för laddning eller statcoulomb, så att denna Coulomb-kraftkonstant är 1.

kraften F {\displaystyle F} verkar på linjen som förbinder de två laddade objekten. Laddade föremål med samma polaritet stöter bort varandra längs denna linje och laddade föremål med motsatt polaritet lockar varandra längs denna linje.

Se även

• elektricitet
• gravitation

• Abbott, David, (Red.). 1984. Den biografiska ordboken för forskare. New York: Peter Bedrick. ISBN 0195210832.
• Asimov, Isaac. 1982. Asimovs biografiska encyklopedi för vetenskap och teknik. 2: a upplagan. New York: Doubleday. ISBN 0385177712.
• Ferguson, Pamela. 2002. Världsbokens biografiska encyklopedi av forskare. 8: e upplagan. Chicago: Världsbok. ISBN 0716676001.
• Gillispie, Charles Coulston. 1975. Ordbok för vetenskaplig biografi. New York: Scribner. ISBN 0684101211.

den här artikeln innehåller text från Encyclopedia Brasilidia Britannica elfte upplagan, en publikation som nu är offentlig.

alla länkar hämtad 1 februari 2017.

• John J. O ‘ Connor och Edmund F. Robertson. Charles-Augustin de Coulomb på MacTutor-arkivet