Закон на Кулон

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Jump to navigation Jump to search
Серия статии на тема
Класическа електродинамика
CoulombsLaw.svg
Електричество Магнетизъм Електромагнетизъм
Илюстрация на закона на Кулон, два отрицателни или два положителни заряда се отблъскват, докато отрицателен и положителен заряд се привличат

Законът на Кулон е закон от електростатиката.[1] Той определя силата на взаимодействие между два точкови заряда.[1] Експериментално е бил доказан за първи път през 1773 г. от Хенри Кавендиш, който обаче не публикувал резултата си.[1] През 1785 г. законът е установен повторно от Шарл дьо Кулон.[1] Според закона на Кулон силата на взаимодействие между два точкови заряда е обратнопропорционална на квадрата на разстоянието между тях и правопропорционална на произведението от големината на техните заряди.[1]

където
Nm2C−2 (също mF−1).[2]

Законът на Кулон е първият открит закон за електромагнитните явления, формулиран количествено на математически език. С неговото откриване започва развитието на съвременната наука за електромагнетизма [3].

Закон на Кулон

Между две неподвижни наелектризирани тела (заряди) съществуват сили на привличане или отблъскване. Големината и посоката на силата на взаимодействие зависи от големините на зарядите, от разстоянието между тях, от формата на телата и от разпределението на електричните заряди във вътрешността или по повърхността на телата. С намаляване на размерите на заредените тела зависимостта на силата на взаимодействие от разпределението на зарядите в тях, оказва все по-малко влияние. Наелектризирани тела с пренебрежимо малки размери, наричаме точкови заряди. Опитът показва, че точкови заряди с еднакви знаци се отблъскват, а заряди с противоположни знаци се привличат.

Законът на Кулон е открит опитно и гласи, че силата на взаимодействие между два неподвижни точкови заряда, поставени в хомогенна среда е правопропорционална на всеки от зарядите и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между тях. Записва се с формулата:

F = k q 1 q 2 r 2,

където: k  е коефициент на пропорционалност, който зависи от мерните единиците; q 1  и q 2  са големините на зарядите, взети със съответните знаци; а r  - разстоянието между точковите заряди.

Ако се използват мерни единици от SI коефициентът на пропорционалност в закона на Кулон има вида:

k = 1 4 π ϵ 0 ϵ ,

където: ϵ 0 = 8,85   . 10 − 12   F . m − 1 е константа, наречена диелектрична константа на вакуума; а ϵ  - безразмерна величина, наречена относителна диелектрична проницаемост на хомогенната среда, в което се намират зарядите. Във вакуум ϵ = 1, а например във вода ϵ ≈ 81 . В единици от SI законът на Кулон се записва във вида:

F = q 1 q 2 4 π ϵ 0 ϵ   r 2 .

Ако използваме координатна система с начало в първия заряд, нека с r →  да означим радиус вектора на втория заряд спрямо тази координатна система. Вектора F →  на силата, която действа на втория заряд тогава се получава по формулата:

F → = q 1 q 2 4 π ϵ 0 ϵ   r 2 . r → r .

Записан по този начин законът на Кулон определя, както големината така и посоката на силата, която действа на втория заряд. Вижда се от последната формула, че когато двата заряда са с еднакви знаци, силата има посока, съвпадаща с посоката на радиус вектора r →  и представлява сила на отблъскване, а когато зарядите са с противоположни знаци, силата има посока противоположна на r →  и е сила на привличане

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в г д Филанович С., Кулона закон в Прохоров А.М. (ред.), Физическая энциклопедия, т. 2, "Советская Энциклопедия", Москва, 1990
  2. Coulomb's constant, Hyperphysics
  3. Спиридонов О. П. „Универсальные физические постоянные“, М., „Просвещение“, 1984, с. 52-53;

Dr.Buh