Закон Кулона

Закон, которому подчиняется сила взаимодействия точечных зарядов, был установлен экспериментально в 1785 году Кулоном. Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других тел, несущих электрический заряд. Кулон измерял силу взаимодействия двух заряженных шариков в зависимости от величины зарядов на них и расстояния между ними и пришел к выводу, что сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Закон Кулона выражается формулой:

(2)

где k - коэффициент пропорциональности; q₁ и q₂ - величины взаимодействующих зарядов; r - расстояние между зарядами; r - радиус-вектор от одного заряда к другому. В случае одноименных зарядов сила F оказывается положительной, что соответствует отталкиванию между зарядами. В случае разноименных зарядов сила отрицательна, что соответствует притяжению зарядов друг к другу. Закон Кулона справедлив от расстояний 10^{-15 м и до нескольких километров.}

В международной системе единиц (СИ) коэффициент пропорциональности k в законе Кулона равен и выражение закона Кулона для зарядов в вакууме приобретает вид:

.

Величину называют электрической постоянной, она имеет размерность электрической емкости, деленной на длину, и равна:

Ф/М.

Подобная запись формулы называется рационализованной, a СИ принадлежит к рационализованным системам единиц. Закон Кулона для силы взаимодействия зарядов в однородной диэлектрической среде в СИ имеет вид:

(3)

где - относительная диэлектрическая проницаемость среды.

Результирующая сила , о которой действует на данный заряд система N зарядов , определяется:

, (4)

Т.е. определяется векторной суммой сил действующих, на данный заряд q со стороны каждого из зарядов q_i