Закон Кулона

Первое количественное исследование электростатического взаимодействия было выполнено Шарлем Кулоном в 1785г. Для измерения сил отталкивания между одноименно заряженными телами Кулон использовал сконструированные им крутильные весы. Кулон допустил, что шарики взаимодействуют так, как если бы их заряды находились в центрах шаров, что позволило ему сформулировать закон взаимодействия точечных зарядов. Точечный заряд – геометрическая точка, которой приписывается заряд. В результате исследований Кулон установил закон, носящий его имя (закон Кулона): сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна произведению зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними; направление силы совпадает с соединяющей заряды прямой. Причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Закон Кулона может быть выражен формулой:

,

где k – коэффициент пропорциональности, q_i,q_j – величины точечных зарядов, , – вектор, проведенный из i -го точечного заряда в j -ый точечный заряд, – сила, действующая на i -ый точечный заряд со стороны j -го точечного заряда. Формула определяет силу взаимодействия двух точечных электрических зарядов в вакууме.

Видно, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные – отталкиваются.

В Международной системе единиц (СИ) единицей заряда является кулон (Кл). Это производная единица. В этой системе единиц:

k = , где ε₀ – электрическая постоянная,

.

Для силы, действующей на 1-ый электрический заряд со стороны 2-го электрического заряда в вакууме: , где .

Электрические заряды всегда связаны с электрическим полем, непрерывно распределенным по всему пространству, окружающему частицы или тела. Электростатическое поле одного заряда проявляется в его силовом действии на другой заряд, помещенный в какую-либо точку поля. В свою очередь, второй заряд своим полем действует на первый.

Разделив силу, испытываемую зарядом q ^/ (такой заряд называют пробным зарядом) в данной точке электростатического поля на этот заряд q ^/, получаем векторную характеристику поля, называемую напряженностью электростатического поля: .

Видно, что направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Графически электростатическое поле можно изобразить при помощи линий вектора напряженности (силовых линий): силовая линия – линия, касательная к которой в любой ее точке совпадает с направлением вектора напряженности электростатического поля в этой точке:

Напряженность электрического поля уединенного точечного электрического заряда q равна:

,

где – вектор, проведенный из заряда q (этот заряд создает электрическое поле) в точку пространства, где определяется напряженность электрического поля (создаваемого зарядом q).

Дата добавления: 2014-01-07