Закон Кулона. Одиниця електричного заряду

Приступимо до вивчення кількісних законів електромагнітних взаємодій. Основний закон електростатики – закон взаємодії двох нерухомих точкових заряджених тіл.

Основний закон електростатики був експериментально встановлений Шарлем Кулоном в 1785 р і носить його ім’я.

Якщо відстань між тілами у багато разів більше їх розмірів, то ні форма, ні розміри заряджених тіл істотно не впливають на взаємодії між ними.

Згадайте, що і закон всесвітнього тяжіння теж сформульований для тіл, які можна вважати матеріальними точками.

Запам’ятай
Заряджені тіла, розмірами і формою яких можна знехтувати при їх взаємодії, називаються точковими зарядами.

Сила взаємодії заряджених тіл залежить від властивостей середовища між зарядженими тілами. Поки будемо вважати, що взаємодія відбувається у вакуумі. Досвід показує, що повітря дуже мало впливає на силу взаємодії заряджених тіл, вона виявляється майже такий же, як і у вакуумі.

Досліди Кулона. Ідея дослідів Кулона аналогічна ідеї досвіду Кавендіша за визначенням гравітаційної постійної. Відкриття закону взаємодії електричних зарядів було полегшено тим, що ці сили виявилися великі і завдяки цьому не потрібно було застосовувати особливо чутливу апаратуру, як при перевірці закону всесвітнього тяжіння в земних умовах. За допомогою крутильних ваг вдалося встановити, як взаємодіють один з одним нерухомі заряджені тіла.

Крутильні ваги складаються з скляної палички, підвішеній на тонкій пружному зволіканні
Крутильні ваги складаються з скляної палички, підвішеній на тонкій пружному зволіканні (рис. 14.3). На одному кінці палички закріплений маленький металева кулька а, а на іншому – противага с. Ще один металева кулька b закріплений нерухомо на стрижні, який, у свою чергу, кріпиться на кришці ваг.

При повідомленні кулькам однойменних зарядів вони починають відштовхуватися один від одного. Щоб утримати їх на фіксованій відстані, пружну дротик потрібно закрутити на деякий кут до тих пір, поки виникла сила пружності НЕ скомпенсірует кулонівську силу відштовхування кульок. За куту закручування зволікання визначають силу взаємодії кульок.

Крутильні ваги дозволили вивчити залежність сили взаємодії заряджених кульок від значень зарядів і від відстані між ними. Вимірювати силу і відстань в той час вміли. Єдина складність була пов’язана з зарядом, для вимірювання якого не існувало навіть одиниць. Кулон знайшов простий спосіб зміни заряду одного з кульок в 2, 4 і більше рази, з’єднуючи його з таким же незарядженим кулькою. Заряд при цьому розподілявся порівну між кульками, що і зменшувало досліджуваний заряд у відомому відношенні. Нове значення сили взаємодії при новому заряді визначалося експериментально.

Закон Кулона. Досліди Кулона призвели до встановлення закону, разюче нагадує закон всесвітнього тяжіння.

Закон Кулона
Cила взаємодії двох нерухомих точкових зарядів у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Запам’ятай
Силу взаємодії зарядів називають кулоновской силою.

Посилання на основну публікацію