Закон Кулона
| Закон Кулона - основной закон электростатики, позволяющий рассчитать силу взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами в вакууме. Открыт в 1785 г. французским физиком Шарлем Огюстеном Кулоном (раньше и более точно закономерности установлены Г. Кавендишем, но не опубликованы). | |
Опыт Кулона.
Металлические шарики заряжаются и взаимодействуют. Заряд измеряется в относительных единицах. Нить закручивается. Сила упругости нити уравновешивает электрическую силу. По углу закручивания нити определяют силу взаимодействия.
1. →F ~ q1
2. → F ~ q2
3. → F ~
|
|
| Вывод: Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. |
|
| Сила центральна. Направлена по прямой, соединяющей заряды. Если знаки зарядов одинаковы, то направление силы и радиус-вектора совпадают, если знаки зарядов разные, то направление силы и радиус-вектора противоположны. Силы взаимодействия между зарядами равны по величине и противоположны по направлению по 3-ему з-ну Ньютона. | Пример: сила взаимодействия между двумя ионами в кристалле поваренной соли F=2·10-9 Н. |
| Коэффициент k зависит от выбора системы единиц. Коэффициент k численно равен силе взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами по единице заряда каждый, находящимися в вакууме на расстоянии, равном единице длины друг от друга. |
|
В СИ удобно представить , где e0=8,85·10-12 Кл2/(Н·м2) - электрическая постоянная вакуума.
|
|
Диэлектрическая проницаемость среды (e).
Характеризует электрические свойства среды. Для любой среды e >1. Зависит только от свойств среды.
Диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме больше их сил взаимодействия в среде.
- безразмерная величина!
| Примеры:
|
Полная форма записи закона Кулона.
|
|
Если заряды не точечные или их больше двух, то силы складываются по правилу сложения векторов:
| |
.
Электрическое поле
Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.
Фарадей дал следующее объяснение: Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды. Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.
Электрическое поле – поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Обнаружить электрическое поле можно, если внести в данную точку пробный (положительный) заряд.
→F ~ q1
2.
→ F ~ q2
3.
→ F ~
, где e0=8,85·10-12 Кл2/(Н·м2) - электрическая постоянная вакуума.
- безразмерная величина!






