Зако́н Куло́на — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов.
Был открыт Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в
вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, прямо
пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна
квадрату расстояния между ними.
Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:
- точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.
- их неподвижность. Иначе уже надо учитывать дополнительные эффекты: возникающее магнитное поле движущегося заряда и соответствующую ему дополнительную силу Лоренца, действующую на другой движущийся заряд.
- взаимодействие в вакууме.
Однако, с некоторыми корректировками закон справедлив также для взаимодействий зарядов в среде и для движущихся зарядов.
В векторном виде в формулировке Ш.Кулона закон записывается следующим образом:
где — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов; — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — r12); k —
коэффициент пропорциональности. Таким образом, закон указывает, что
одноименные заряды отталкиваются (а разноименные – притягиваются).
Коэффициент k
В СГСЭ единица измерения заряда выбрана таким образом, что коэффициент k = 1 и, как правило, опускается.
В СИ k ≈ 8,987551787·109 Н·м2/Кл2 (или Ф-1·м) и записывается следующим образом:
где ≈ 8.854187817·10−12 Ф/м — электрическая постоянная.
В однородном изотропном веществе в знаменатель формулы добавляется диэлектрическая проницаемость среды ε.
В СГСЭ
В СИ
История
Примерно за 11 лет до Кулона закон взаимодействия зарядов был открыт Г. Кавендишем, однако результат не был опубликован и долгое время оставался неизвестным.
Сам Кулон занимался исследованием кручения нитей и изобрел
крутильные весы. Он открыл свой закон, измеряя с помощью них силы
взаимодействия заряженных шариков.
|