Кулона закон

Куло́на зако́н

основной закон электростатики, определяющий силу взаимодействия F двух неподвижных точечных электрических зарядов. Согласно закону Кулона, F прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Открыт Ш. Кулоном в 1785.

* * *

КУЛОНА ЗАКОН

КУЛО́НА ЗАКО́Н, один из основных законов электростатики (см. ЭЛЕКТРОСТАТИКА), определяющий величину и направление силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными электрическими зарядами. Установлен Ш. О. Кулоном (см. КУЛОН Шарль Огюстен) в 1785 г.
В своих опытах Кулон измерял силы притяжения и отталкивания заряженных шариков с помощью крутильных весов (см. КРУТИЛЬНЫЕ ВЕСЫ) (см. Кулона весы (см. КУЛОНА ВЕСЫ)). В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела, размерами которых в условиях данной задачи можно пренебречь, принято называть точечными зарядами.
На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:
Сила взаимодействия неподвижных зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
F = k ^.(Q1Q2/r²)
Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной. Кулоновские силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Если F <0 для разноименных зарядов, то между зарядами действует сила притяжения, если F >0 для одноименных зарядов, то между зарядами действует сила отталкивания. Эта сила называется кулоновской силой.
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбранной системы единиц; в СГС системе единиц k = 1; в Международной системе единиц (СИ) k = 1/4pe_o. Электрическая постоянная e_o = 8,85.10^-12Ф/м , она является одной из фундаментальных постоянных.
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел в вакууме, а так же для шаров, радиусы которых соизмеримы с расстояниями между их центрами (заряды распределены равномерно). Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.
В вакууме k= 1/4pe_o. Для вакуума закон Кулона имеет вид:
F = (1/4pe_o)^.(Q₁Q₂/r²)
(1/4pe_o) = 9^.10⁹ м/Ф.
Если взаимодействующие заряды находятся в однородной и изотропной среде, то кулоновская сила:
F =(1/4pe_o)^.(Q₁Q₂/r²),
e — диэлектрическая проницаемость (см. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ) среды, безразмерная величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия между зарядами в данной среде меньше силы их взаимодействия в вакууме.
В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (см. КУЛОН (единица количества электричества)) (Кл).
Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции (см. СУПЕРПОЗИЦИИ ПРИНЦИП).
Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.
Закон Кулона служит одним из экспериментальных оснований классической электродинамики; его обобщение приводит, в частности, к теореме Гаусса (см. ГАУССА ТЕОРЕМА).
Законом Кулона называется также закон, определяющий силу взаимодействия двух магнитных полюсов:
F = fm₁m₂/(mr²), где m₁ и m₂ — так называемые магнитные заряды, m — магнитная проницаемость среды, f — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.
Этот закон установлен Ш. О. Кулоном практически одновременно с законом взаимодействия электрических зарядов, но не имеет такого общего характера, как закон для электрических сил, так как носит условный характер в связи с тем, магнитные заряды в природе не существуют.