Закон Кулона

1.

Закон Кулона
Закон Кулона количественно описывает взаимодействие
заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть
установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого
другого закона природы. Он сформулирован для неподвижных
точечных зарядов в вакууме. В реальности точечных зарядов не
существует, но такими можно считать заряды, размеры которых
значительно меньше расстояния между ними. Сила
взаимодействия в воздухе почти не отличается от силы
взаимодействия в вакууме (она слабее менее чем на одну
тысячную).
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая
свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые
взаимодействия.
Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт
французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. В опытах Кулона
измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых
много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела
принято называть точечными зарядами.
На основании многочисленных опытов Кулон установил
следующий закон:
Сила взаимодействия двух неподвижных точечных электрических
зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению их
модулей и обратно пропорциональна квадрату расстояния между
ними. Она направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, и
является силой притяжения, если заряды разноименные, и силой
отталкивания, если заряды одноименные.

2.

Если обозначить модули зарядов через |q1| и |q2|, то закон Кулона
можно записать в следующей форме:
F=k⋅|q1|⋅|q2|r2
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от
выбора системы единиц.
k=14πε0
Полная формула закона Кулона:
F=|q1||q2|4πε0εr2
Где :
F — Сила Кулона
q1q2 — Электрический заряд тела
r — Расстояние между зарядами
ε0=8,85∗10−12 — Электрическая постоянная
ε — Диэлектрическая проницаемость среды
k=9∗109 — Коэффициент пропорциональности в законе Кулона
Силы взаимодействия подчиняются третьему закону
Ньютона:F→12=F→21. Они являются силами отталкивания при
одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет
сделать следующие выводы:
Существует два рода электрических зарядов, условно названных
положительными и отрицательными.
Заряды могут передаваться (например, при непосредственном
контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела
электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой
данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь
разный заряд.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные –
притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие
электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы
всегда являются силами притяжения.

3.

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют
электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел
электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие,
называют электростатикой.
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел.
Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры
заряженных тел много меньше расстояния между ними.
Отметим, чтоб выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия:
-Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными
телами много больше их размеров.
-Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные
эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая
ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой
движущийся заряд .
-Взаимодействие зарядов в вакууме.
В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон
(Кл).
Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение
проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (Ампер) в СИ
является наряду с единицами длины, времени и массы основной
единицей измерения.