4.Закон сохранения электрического заряда.

Если можно было бы точно измерить величину заряда, который получает эбонитовая палочка при натирании мехом, и величину заряда, получаемого мехом, то обнаружилось бы, что отрицательный заряд эбонита равен положительному заряду меха. Это означает, что заряды в процессе натирания не возникают и не исчезают, они просто перераспределятся между телами и недостаток электронов на одном теле компенсируется его избытком на другом теле. Такое возможно только в так называемых электрически замкнутых или электрически изолированных системах.

Электрически замкнутой называется система, через границы которой электрический заряд пройти не может.

Для таких систем может быть сформулирован закон сохранения электрического заряда.

В электрически замкнутой (изолированной) системе алгебраическая сумма электрических зарядов остаётся постоянной при любых взаимодействиях тел внутри системы. Заряды могут только передаваться от одного тела другому или смещаться внутри тела.

В нашем случае полагаем, что эбонитовая палочка и мех представляют собой электрически замкнутую систему, т.к. они не соприкасаются ни с какими проводниками, через которые заряд мог бы уйти из системы или прийти в неё.

5.Закон Кулона.

Рассчитать силу взаимодействия объёмных заряженных тел достаточно сложно. Однако эта задача значительно упрощается, если имеем дело с точечными зарядами.

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого в условии данной задачи можно пренебречь и считать его материальной точкой.

Если рассмотрим взаимодействие двух таких точечных зарядов, то понятно, что сила их взаимодействия должна быть пропорциональна величинам этих зарядов, т.к. именно заряд, по определению, является мерой интенсивности электромагнитного взаимодействия. Чем больше заряд, тем должно быть сильнее взаимодействие.

Что касается расстояния, на котором находятся заряды друг от друга, то сила взаимодействия должна быть обратно пропорциональна квадрату расстояния, т.к. площадь сферы, описанной некоторым радиусом вокруг заряда равна 4πr², т.е. влияние заряда ослабляется в пространстве по квадратичному закону.

Тогда модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов можно записать как

где |q₁| и |q₂| - модули взаимодействующих точечных зарядов, r – расстояние между зарядами, k – коэффициент пропорциональности.

Этот закон экспериментальным путём был подтверждён французским физиком Шарлем Огюстеном Кулоном в 1785 году.

Формулируется закон Кулона следующим образом.

Модуль силы взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между зарядами.

Направлена сила взаимодействия вдоль прямой, соединяющей эти заряды.

Этот закон справедлив и для двух заряженных тел сферической формы. В качестве r берётся в данном случае расстояние между центрами сфер.

Коэффициент пропорциональности

где ε₀ = 8,85 10^-12 Ф/м – электрическая постоянная.

Если подставить значение этой постоянной, то получим k = 9 10⁹ Н м²/ Кл².

Чтобы рассчитать силу взаимодействия неточечных заряженных тел, эти тела разбиваются на множество точечных зарядов и рассматривается взаимодействие каждого точечного заряда одного тела с каждым точечным зарядом другого тела.