Закон Кулона: визначення

Закон Кулона — це один з основних законів електростатики. Він визначає величину і напрям сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами.

Під точковим зарядом мається на увазі заряджене тіло, розмір якого набагато менше його відстані можливого впливу на інші тіла. В такому разі ні форма, ні розміри заряджених тіл практично не впливають на взаємодію між ними.

Закон Кулона експериментально вперше був доведений приблизно в 1773 році.

Кавендішем, який використав для цього сферичний конденсатор показав, що всередині зарядженої сфери електричне поле відсутнє. Це означало, що сила електростатичної взаємодії змінюється назад пропорційно квадрату відстані, однак результати Кавендіша не були опубліковані.

У 1785 р. закон був встановлений Кулоном з допомогою спеціальних крутильних терезів. Досліди Кулона дозволили встановити закон, який разюче нагадує закон всесвітнього тяжіння.

Сила взаємодії двох точкових нерухомих заряджених тіл у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів заряду і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

В аналітичному вигляді закон Кулона має вигляд:

Закон Кулона

де:

  • |q1| q2| — модулі зарядів;
  • r — відстань між ними;
  • k — коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору системи одиниць.

Сила взаємодії спрямована по прямій, що з’єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні — притягуються.

Сила взаємодії між зарядами залежить також від середовища між зарядженими тілами.

У повітрі сила взаємодії майже не відрізняється від такої у вакуумі. Закон Кулона виражає взаємодію зарядів у вакуумі.

Кулон — одиниця електричного заряду. Кулон (Кл) — одиниця СІ кількості електрики (електричного заряду). Вона є похідною одиницею і визначається через одиницю сили струму — 1 ампер (А), яка входить в число основних одиниць СІ.

За одиницю електричного заряду приймають заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1 А за 1 с.

Тобто:

1 Кл = 1 А·с.

Заряд у 1 Кл дуже великий. Сила взаємодії двох точкових зарядів по 1 Кл кожен, розташованих на відстані 1 км. один від одного, трохи менше сили, з якою земна куля притягує вантаж масою 1 т. Повідомити такий заряд невеликому тілу неможливо (відштовхуючись один від одного, заряджені частинки не можуть утриматися в тілі). А ось у провіднику (який в цілому елктронейтральний) привести в рух такий заряд просто (струм до 1 А — цілком звичайний струм, що протікає по проводах в наших домівках).

Коефіцієнт k в законі Кулона при його запису в СІ виражається в:

Н · м2/Кл2

Його чисельне значення, визначене експериментально за силою взаємодії двох відомих зарядів, що перебувають на заданій відстані, становить:

k = 9 · 109 Н·м2/Кл2.

Часто записують у вигляді

де:

  • ɛ0 =8,85 · 10-12 Кл2/H·м2електрична постійна.
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Кільця Ньютона