ЗАКОН КУЛОНА

Основной закон взаимодействия электрических зарядов был найден Шарлем Кулоном в 1785 г. экспериментально. Кулон установил, что сила взаимодействия между двумя небольшими заряженными металлическими шариками обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и зависит от величины зарядов и :

,

где - коэффициент пропорциональности . Силы, действующие на заряды, являются центральными, то есть они направлены вдоль прямой, соединяющей заряды. Для одноименных зарядов произведение и сила соответствует взаимному отталкиванию зарядов, для разноимнных зарядов , и сила соответствует взаимному притяжению зарядов.

Закон Кулона можно записать в векторной форме:

,

где - вектор силы, действующей на заряд со стороны заряда ,

- радиус-вектор, соединяющий заряд с зарядом ; - модуль радиус-вектора.

Сила, действующая на заряд со стороны равна

, .

Силы, действующие на заряды, являются центральными и направлены вдоль прямой, соединяющей заряды (рис.1.1.1).

Закон Кулона в такой форме справедлив только для взаимодействия точечных электрических зарядов, то есть таких заряженных тел, линейными размерами которых можно пренебречь по сравнению с расстоянием между ними. Кроме того, он выражает силу взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами, то есть это электростатический закон.

Формулировка закона Кулона:

Сила электростатического взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, и направлнеа пр прямой, соединяющей звряды.

Коэффициент пропорциональности в законе Кулона зависит от свойств среды и выбора единиц измерения величин, входящих в формулу. Поэтому можно представить отношением

,

где - коэффициент, зависящий только от выбора системы единиц измерения;

- безразмерная величина, характеризующая электрические свойства среды, называется относительной диэлектрической проницаемостью среды. Она не зависит от выбора системы единиц измерения и равна единице в вакууме.

Тогда закон Кулона примет вид:

,

для вакуума , тогда - относительная диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз в данной среде сила взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами и , находящимися друг от друга на расстоянии , меньше, чем в вакууме.

В системе СИ коэффициент , и закон Кулона имеет вид:

.

Это рационализированная запись закона Кулона. - электрическая постоянная, .

В векторной форме закон Кулона принимает вид где - вектор силы, действующей на заряд со стороны заряда , - радиус-вектор, проведенный из заряда к заряду (рис.1.1.2 ), r –модуль радиус-вектора .

Всякое заряженное тело состоит из множества точечных электрических зарядов, поэтому электростатическая сила, с которой одно заряженное тело действует на другое, равна векторной сумме сил, приложенных ко всем точечным зарядам второго тела со стороны каждого точечного заряда первого тела.