6e4734398aa5483fbac215a8656778ab

1.

Урок №30-31
Взаимодействие заряженных
тел. Закон Кулона

2. 1. Электрический заряд

Определение: Электростатика –
раздел, изучающий статические
(неподвижные) заряды и связанные с
ними электрические поля.
Перемещение зарядов либо отсутствует, либо
происходит так медленно, что возникающие при
движении зарядов магнитные поля ничтожны.

3.

Сила взаимодействия между
зарядами определяется только
их взаимным расположением.
Следовательно,
энергия
электростатического
взаимодействия –
потенциальная энергия!!!

4.

Напомню: Известно, что одноименные
заряды отталкиваются,
разноименные – притягиваются.
Обратный эффект
4

5.

• Если поднести заряженное тело (с любым
зарядом) к легкому – незаряженному, то
между ними будет притяжение – явление
электризации легкого тела через влияние.
• На ближайшем к заряженному телу конце
появляются заряды противоположного
знака (индуцированные заряды) это
явление называется
• электростатической индукцией.

6.

Таким образом, всякий процесс
заряжения есть процесс разделения
зарядов.
Сумма зарядов не изменяется, заряды
только перераспределяются.

7.

Электрические заряды не существуют
сами по себе, а являются внутренними
свойствами элементарных частиц –
электронов, протонов и др.
Опытным путем в 1914 г. американский
физик Р. Милликен показал что
электрический заряд дискретен.

8.

Заряд q любого тела составляет целое
кратное от элементарного
электрического заряда :
q ne
e 1,6 10
19
Кл
где n – целое число.
8

9.

Например, наша Земля имеет
отрицательный заряд
- 6 * 105Кл
это установлено по измерению
напряженности
электростатического поля в
атмосфере Земли.

10.

Большой вклад в исследование
явлений электростатики внес
знаменитый французский ученый
Ш. Кулон.
В 1785 г. он экспериментально
установил закон взаимодействия
неподвижных точечных
электрических зарядов.
10

11.

Кулон Шарль Огюстен
(1736 – 1806) – французский физик и
военный инженер.
Работы относятся к электричеству,
магнетизму, прикладной механике.
Сформулировал законы трения, качения и
скольжения. Установил законы упругого
кручения. Исходя из этого в 1784 г. Кулон
построил прибор для измерения силы –
крутильные весы и с помощью их открыл
основной закон электростатики – закон
взаимодействия электрических зарядов на
расстоянии, названный в последствии его
именем.
11

12. 1.2. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме.

Точечным зарядом (q)
называется
заряженное тело, размеры которого
пренебрежительно малы по сравнению с
расстоянием до других заряженных тел, с
которым оно взаимодействует.
12

13.

Закон Кулона
сила взаимодействия точечных зарядов в
вакууме пропорциональна величине зарядов и
обратно пропорциональна квадрату
расстояния между ними.
q1q2
F k0 2
r

14.

q1q2
F ko 2
r
здесь k – коэффициент пропорциональности,
зависящий от системы единиц.
0

15.

• В системе СИ единица заряда 1 Кл = 1А * 1с
1
9 Н м
k0
9 10
2
4 0
Кл
2
• где ε0 – электрическая постоянная;
• 4π здесь выражают сферическую симметрию
закона Кулона.

16.

Электрическая постоянная относится к числу
фундаментальных физических констант и равна
0 8,85 10
12
Кл
12 Ф
8,85 10
2
Н м
м
2
Элементарный заряд в СИ:
e 1,6 10
Отсюда следует, что
19
Кл.
1 Кл 6,25 10 e.
18

17.

В векторной форме закон Кулона выглядит так:
q1q 2 r12
F2 k 0 2
F1
r12 r12
где F1 – сила, действующая на заряд q1
F2 – сила, действующая на заряд q2
r - единичный вектор, направленный от
положительного заряда к отрицательному.
Сила Кулона всегда направлена от
положительного заряда к отрицательному!!

18.

В электростатике взаимодействие зарядов
подчиняется третьему закону Ньютона:
силы взаимодействия между зарядами
равны по величине и направлены
противоположно друг другу вдоль прямой,
связывающей эти заряды
18

19. Закон Кулона в основных чертах подобен закону всемирного тяготения Ньютона, в соответствии с которым все тела притягиваются

друг к другу с
силой, пропорциональной
произведению их масс, обратно
пропорциональной квадрату расстояния
между ними и направленной вдоль
прямой, соединяющей эти тела.

20. При всей внешней схожести формулировок этих законов между ними имеются серьезные различия.        Качественное различие

При всей внешней схожести
формулировок этих законов между
ними имеются серьезные различия.
Качественное различие
заключаются в том, что заряженные
тела притягиваются или отталкиваются
– в зависимости от знаков их зарядов,
тогда как между массами существует
только гравитационное притяжение.

21. Однако более существенным обстоятельством является количественный аспект, а именно: сила электростатического отталкивания двух

электронов
превышает силу их
гравитационного притяжения в
миллионы биллионов биллионов
биллионов раз.

22.

Два одинаковых проводящих
заряженных шара находятся на
расстоянии r=60 см. Сила отталкивания
F1 шаров равна 70 мкН. После того как
шары привели в соприкосновение и
удалили друг от друга на прежнее
расстояние, сила отталкивания возросла
и стала равной F2=160 мкН. Вычислить
заряды Q1 и Q2, которые были на шарах
до их соприкосновения. Диаметр шаров
считать много меньшим расстояния
между ними

23.

24.

Дз:
1. Прочитать в учебнике
параграфы 29-30.
2. Решить: