Закон Кулона

Был открыт Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме направлена вдоль линии, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:

1) - точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.

2) - их неподвижность. Иначе уже надо учитывать возникающее магнитное поле движущегося заряда.

Закон взаимодействия неподвижных то­чечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш. Кулоном. Точечным на­зывается заряд, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до дру­гих заряженных тел, с которыми он взаи­модействует. Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физи­ческой абстракцией.

Закон Кулона гласит следующее: модуль силы взаимодействия между двумя неподвижными положительными точечными зарядами и прямо про­порционален этим зарядам и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними:

, (10.1)

где

8,85·10^–12 Ф/м (10.2)

– диэлектрическая проницаемость вакуума, - относительная диэлектрическая проницаемость среды ( ≥1),

9∙10⁹ Н·м²/Кл². (10.3)

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона:

. Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках зарядов (рис. 10.1). Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

Рис. 10.1

Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции.

Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Рис. 10.2 поясняет принцип суперпозиции на примере электростатического взаимодействия трех заряженных тел.

Рис. 10.2