Закон Кулона і одиниця виміру електричного заряду

Закон Кулона дуже нагадує закон всесвітнього тяжіння, тільки застосовно до набоїв, а не до мас тіл. Відкритий він був експериментально в 1785 році французьким ученим Шарлем Кулоном.

Пізніше він отримав блискуче експериментальне підтвердження. Для формулювання закону Кулона спочатку треба ввести таке поняття як « точковий заряд ».

Введення поняття « точковий заряд »

Точковими зарядами можна вважати заряджені тіла, у разі, коли їх форма і розміри не надають скільки-небудь істотного впливу на взаємодію між цими тілами.

Таке можливо, коли мова йде про тіла, віддалених один від одного на відстані, багато великі їх розмірів. Також слід враховувати, що закон Кулона застосуємо у разі, коли середовище, в яку поміщені обидва тіла вакуум.

У разі, коли ми маємо повітря замість вакууму, можна наближено вважати закон Кулона що виконується, так як повітря робить дуже малий вплив на силу взаємодії точкових зарядів.

Формулювання закону Кулона
Отже, закон Кулона говорить: сила взаємодії двох точкових зарядів у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Можна записати закон Кулона у вигляді формули:

F = k | q_1 | | q_2 |/r ^ 2,

де | q_1 | і | q_2 | модулі зарядів,

r відстань між зарядами,

k коефіцієнт пропорційності, що залежить від прийнятої системи одиниць, чисельно він дорівнює силі взаємодії одиничних зарядів на відстані, прийнятому за одиницю довжини.

Силу взаємодії між точковими зарядами називають кулоновской.

Формула закону Кулона має той же вигляд, що і закон всесвітнього тяжіння, тільки замість мас стоять модулі зарядів, а замість гравітаційної постійної коефіцієнт пропорційності.

Варто також відзначити, що, як і у випадку з законом тяжіння, кулонівських сили діють вздовж прямої, що з’єднує ці заряди.

Одиниця виміру заряду – Кулон
За одиницю заряду взяли кулон (1 Кл) на честь Шарля Кулона. Так як існує відома величина одиничного елементарного заряду заряду електрона (протона), то можна було прийняти величину заряду, рівної їй.

Але це занадто мала величина, і вона не підходить для багатьох побутових і промислових розрахунків, так як розрахунки могли б стати занадто громіздкими і незручними. Така величина прийнята і придатна в ядерній фізиці.

Для класичної ж фізики потрібно було ввести іншу величину. Тому, виходячи з уже відомих і використовуваних величин, взяли величину заряду в 1 Кл, рівну заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за 1 с при силі струму в 1 А.

Заряд в 1 Кл дуже велика величина. У разі, коли два точкових заряди мають кожен таким зарядом, сила їх взаємодії буде приблизно дорівнює силі, з якою Земля притягує вантаж вагою в 1 т.

Тому надати такий заряд маленькому тілу неможливо, тому що за законом Кулона однойменні заряди будуть відштовхувати кулоновскими силами.

Однак у провіднику протікання такого заряду можливо. Наприклад, через спіраль лампочки потужністю 60 Вт за 1 с проходить заряд трохи менший 1 Кл.

Тому завжди слід пам’ятати, що електрика це не жарт, а потужна сила, і ставитися з пересторогами до електроприладів під напругою.

Посилання на основну публікацію