Закон кулона.

Точечным зарядом называется заряд, находящийся на теле, размерами и формой которого можно пренебречь в данных условиях. Закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов был найден экспериментально с помощью крутильных весов Ш.Кулоном в 1785 г.

Крутильные весы представляют собой легкое изолирующее коромысло с закрепленными на его концах маленькими проводящими шариками, один из которых в опыте не участвует, а лишь является противовесом. Коромысло подвешивается на тонкой упругой нити. Через крышку прибора внутрь опускается третий такой же заряженный шарик. Один из шариков коромысла притягивается к введенному шарику. При этом заряд делится между ними пополам, т.е. на шариках будут одноименные одинаковые по величине заряды. Шарики оттолкнутся друг от друга. Силу взаимодействия между шариками измеряют по углу закручивания нити. Величину заряда можно изменять, извлекая из прибора третий шарик и снимая с него заряд. После введения его в прибор и нового разделения зарядов на шариках останется половина первоначального заряда. Изменяя величины зарядов и расстояния между ними Кулон установил, что СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА МОДУЛЯМ ЗАРЯДОВ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НИМИ. Точечными называют заряды, находящиеся на телах размером и формой которых можно пренебречь в данной конкретной ситуации.

F ~ q₁, F~q₂, F~1/r² Þ F~½q₁½½q₂½/r².

Кроме того, было установлено, что сила взаимодействия между зарядами в вакууме больше, чем в любой диэлектрической среде. Величина, показывающая во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в данной среде, называется диэлектрической проницаемостью среды. Диэлектрическая проницаемость среды - табличная величина.

e = F_в/F. [e] = 1.

Экспериментально установлено, что коэффициент пропорциональности в законе Кулона k=9*1О⁹Нм²/Кл² - это сила, с которой взаимодействовали бы в вакууме два точечных заряда по 1 Кл на расстоянии 1 м.

F = k |q₁| |q₂|/ er².

Закон Кулона справедлив также для заряженных шаров. Под r в этом случае понимают расстояние между их центрами.

Напряженность электростатического поля.

На электрический заряд, помещённый в электростатическое поле действует сила, причем величина этой силы пропорциональна величине внесенного в поле заряда. Отношение же силы к величине внесенного заряда от этого заряда не зависит. Следовательно, это отношение характеризует электростатическое поле в том месте, где находится заряд. Эту характеристику поля называют напряженностью поля.

Напряжённость поля в данной точке - это векторная физическая величина, численно равная отношению силы, действующей на пробный заряд, помещённый в данную точку поля, к величине помещённого заряда.

.

[E] = Н/Кл.

Можно сказать, что НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ В НЕКОТОРОЙ ТОЧКЕ - ЭТО СИЛА, КОТОРАЯ ДЕЙСТВОВАЛА БЫ НА ЗАРЯД В 1 КЛ, ПОМЕЩЕННЫЙ В ДАННУЮ ТОЧКУ. Конечно, заряд в 1 Кл нельзя реально поместить в точку из - за того, что этот заряд огромен по величине и сосредоточить его на маленьком теле не дадут силы отталкивания. Кроме того, этот заряд исказил бы поле, которое исследуется. Поэтому и используется маленький пробный заряд, с помощью которого можно вычислить напряженность и найти ее направление.

Для точечного заряда:

q - заряд, создающий поле.

q₀ - пробный заряд.

.

Чтобы найти направление напряжённости в какой-то точке поля, надо в эту точку поместить мысленно маленький положительный заряд. Направление силы, действующей на этот заряд, совпадает с направлением напряжённости в данной точке.

Напряженность поля - его силовая характеристика, т.к. зная напряженность, можно найти силу, которая будет действовать на любой заряд, помещенный в данную точку поля.

F = Eq.

Между двумя близко расположенными большими разноименно зараженными пластинами возникает поле, называемое однородным. Его напряженность в любой точке одинакова.