Закон Кулона

Электродинамика — раздел физики, изучающий электрические и магнитные явления, а также их взаимосвязь. Этот раздел имеет огромное значение в электронике, вычислительной технике, телекоммуникациях и связи. Электродинамика лежит в основе и волновой оптики, которая рассматривает свет как электромагнитные волны.

Электростатика — раздел электродинамики, изучающий взаимодействие и электрические поля покоящихся электрических зарядов.

Электрический заряд — характеристика частиц и тел, определяющая интенсивность их электромагнитного взаимодействия и величину создаваемого ими электрического поля. В 1729 г. Шарль Дюфе обнаружил, что существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шелк, а другой — смолы (эбонита) о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды стеклянным и смоляным. Было установлено, что если на тело подать одновременно и стеклянный, и смоляной заряды, то эти заряды компенсируются — частично или полностью. По аналогии с положительными и отрицательными числами Бенджамин Франклин ввел понятие о положительном и отрицательном заряде, причем волей случая положительным стали называть стеклянный заряд, а отрицательным — смоляной.

Заряды разных знаков притягиваются друг к другу, одного знака — отталкиваются. Единица измерения заряда в системе СИ — кулон (Кл). Заряд в один кулон очень велик, и чаще на практике заряды измеряют нанокулонами. Существует минимальный электрический заряд {элементарный заряд), равный е = 1,6-10~19 Кл. Все остальные заряды больше в целое число раз (или равны). Носителями элементарного заряда являются некоторые элементарные частицы, например электрон (один отрицательный элементарный электрический заряд) или протон (один положительный элементарный заряд). Заряд нейтрона равен нулю. Суммарный заряд любого атома, состоящего из этих частиц, равен нулю, поскольку число протонов нейтрального атома равно числу электронов.

Закон сохранения электрического заряда: электрический заряд изолированной системы сохраняется во времени.

Закон сохранения заряда — один из фундаментальных законов физики. Величина заряда не зависит от скорости, с которой он движется, даже если скорость сравнима со скоростью света и перестает работать механика Ньютона.

В конце XVIII в. Шарль Кулон опытным путем установил количественный закон взаимодействия электрических зарядов. При этом рассматривались точечные заряды — заряженные тела, размерами которых можно пренебречь (по сравнению с расстояниями между телами). Кулон сформулировал следующий закон, впоследствии названный его именем.

Закон Кулона (сила Кулона): сила взаимодействия двух точечных зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами, пропорциональна величине обоих зарядов и направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда.

Закон Кулона в скалярном виде выражается формулой

где k = 9-109 Нм2/Кл2 — константа; q{ и q2 величины взаимодействующих зарядов; г — расстояние между зарядами. При этом отрицательный знак силы в формуле означает притяжение зарядов, положительный — отталкивание. Часто константу k выражают через электрическую постоянную е0= 8,85-10"12 Кл2/(Н*м2):

Тогда закон Кулона имеет вид

Закон Кулона можно записать и в векторном виде:

По нему определяется сила, действующая на заряд qv при этом радиус- вектор г приложен к заряду q2 по направлению из точки расположения первого заряда в точку расположения второго заряда.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >