21. Закон Кулона

Наэлектризованные тела взаимодействуют: одноименно - заряженные отталкиваются, разноименно заряженные притягиваются.

В 1785 году Шарль Кулон экспериментально установил основной закон электростатики, названный ею именем. Он использовал крутильные весы. Крутильные весы состоят из стеклянной палочки, подвешенной на тонкой упругой проволоке. На одном конце палочки закреплен маленький металлический шарик а, на другом - противовес с. Еще один металлический шарик в закреплен неподвижно на стержне, который крепится на крышке весов.

При сообщении шарикам одноименных зарядов они начинают отталкиваться друг от друга. Чтобы их удержать на фиксированном расстоянии, упругую проволочку нужно закрутить на некоторый угол. По углу закручивания проволочки определяют силу взаимодействия.

Крутильные весы позволили изучить зависимость силы взаимодействия заряженных шариков от величины зарядов и от расстояния между ними. Кулон нашел простой способ изменения заряда одного из шариков в 2, 4, и более раз, соединяя его с таким же незаряженным шариком.

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

F = k

Силы направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела. В соответствий в третьим законом Ньютона F₁,₂=-F_2,1

За единицу электрического заряда принят 1 кулон (1 Кл) - это заряд, проходящий за 1 секунду через поперечное сечение проводника при силе тока 1 ампер. Коэффициент k в законе Кулона найден экспериментально и равен k = 9 · 10⁹Н м²/Кл² .

Минимальный заряд, существующий в природе - заряд элементарных частиц е = 1.6· 10^-19Кл

Сила взаимодействия заряженных тел зависит от свойств среды между заряженными телами. Если тела помещены в среду с диэлектрической проницаемостью ε, взаимодействие ослабевает в ε раз по сравнению с взаимодействием в вакууме. Диэлектрическая проницаемость веществ измерена. Ее можно найти в таблице.

22. Электрическое поле. Принцип суперпозиции полей

Две формы существования материи - вещество и поле. Теорию электрического поля начал разрабатывать Майкл Фарадей, и завершил Максвелл.

Вокруг заряда создается электрическое поле, и оно действует не на заряд, а взаимодействует с полем вокруг него. Человек не может узнать о наличии поля с помощью своих чувств, но были поставлены эксперименты, доказавшие существование электрического поля.

Электромагнитные взаимодействия распространяются в пространстве с очень большой, но конечной скоростью - скоростью света: с = 3 · 108 м/с.

Электрическое поле существует независимо от наших знаний о нем. Поле обладает свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо. Электромагнитные взаимодействия не подчиняются законам механики Ньютона.

Свойства электростатического поля:

• Электрическое поле действует на электрические заряды

• Электрическое поле неподвижных зарядов не меняется со временем

• Электрическое поле создается электрическими зарядами

• Поле существует в пространстве, окружающем эти заряды

• По мере удаления от заряда поле ослабевает.

Основная характеристика электрическою поля - напряженность.

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду

→ →

E =

Измеряется в Н/Кл и В/м

Величина векторная. Описывается силовыми линиями. Принято считать, что силовые линии электростатического поля выходят из положительных зарядов и заканчиваются на отрицательных.

q≥0 q≤0

Напряженность поля точечного заряда

E = k

Напряженность поля внутри проводника равна нулю. Между параллельными заряженными пластинами электрическое поле однородно.

Принцип суперпозиции полей.

Если в некоторой точке пространства электрическое поле создается несколькими зарядами, то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряженностей всех полей.