Перейти до контенту

Закон Кулона

Закон Кулона

Сила взаємодії між двома точковими електричними зарядами пропорційна величинам цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Точкові електричні заряди — це заряджені тіла, розміри яких малі порівняно з відстанню між ними.

Одним із провідних першодослідників електрики став Шарль Огюстен де Кулон. Ретельно дослідивши сили взаємодії між тілами, що несуть на собі різні електростатичні заряди, він і сформулював закон, що носить його ім’я.

В основному свої експерименти він проводив так:

Різні електростатичні заряди передавалися двом маленьким кулькам, підвішеним на найтонших нитках, після чого підвіси з кульками зближалися. При достатньому зближенні кульки починали притягуватися одна до одної (за протилежної полярності електричних зарядів) або відштовхуватися (у разі однополярних зарядів). В результаті нитки відхилялися від вертикалі  на досить великий кут, у якому сили електростатичного тяжіння чи відштовхування врівноважувалися силами земного тяжіння. Заміривши кут відхилення та знаючи масу кульок і довжину підвісів, Кулон розрахував сили електростатичної взаємодії на різному видаленні кульок один від одного і на основі цих даних вивів емпіричну формулу:

Закон Кулона

k – коефіцієнт пропорційності.  

Формула містить коефіцієнт пропорційності k, який для узгодження пропорцій у міжнародній системі СІ. У цій системі одиницею виміру заряду прийнято називати кулоном (Кл) – заряд, що проходить за 1 секунду крізь провідник, де сили струму становить 1 А.

Коефіцієнт k у СІ виражається наступним чином: k = 1/4πε0, де ε0 – електрична постійна:

ε0 = 8,85 ∙10-12 Кл2/Н∙м2. Виконавши нескладні обчислення, ми бачимо:

 У метричній системі СГС k =1.

q1 та q2 – величини електростатичних зарядів

r2 – відстань між центрами заряджених кульок.

Формула, що визначає залежність сили від величини точкових зарядів та відстані між ними, справедлива для вакууму. В середовищі сила взаємодії зменшується завдяки явищу поляризації. В однорідному ізотопному середовищі зменшення сили пропорційно до певної величини, характерної для даного середовища. Цю величину називають діелектричною постійною. Інша назва – діелектрична проникність. Позначають символом ε.

В CI закон Кулона набирає вигляду:

Закон Кулона

У системі СГСЕ k = 1 і закон Кулона набирає вигляду:

Закон Кулона

Діелектрична стала повітря дуже близька до 1. Тому закон Кулона в повітряному просторі проявляється так само як у вакуумі.

Залишити відповідь