Електризація тіл. Закон збереження заряду. Закон кулона

сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами. Експериментально з задовільною точністю був вперше доведений Генрі Кавендішем у 1773, який використовував метод сферичного конденсатора, але його роботи не були опубліковані. В 1785 році закон був встановлений Шарлем Кулоном за допомогою спеціальних крутильних терезів.

Визначення

Електростатична сила взаємодії F12 двох точкових нерухомих зарядів q1 та q2 в вакуумі прямо пропорційна добутку абсолютних значень зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r12 між ними.

,

у векторній формі:

,

Сила взаємодії направлена вздовж прямої, що з'єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються. Сили, що визначаються законом Кулона адитивні.

Коефіціент пропорційності k має назву електростатичної сталої та залежить від вибору одиниць виміру. Так в Міжнародній системі одиниць СІ k=1/(4πε0) ≈ 8,987742438·109Н·мКл-2, де  - електрична стала. В системі СГСГ одиниця вимірювання заряду обрана таким чином, що k=1.

Наступні умови є необхідними для виконання сформульованого закону:

  1. Точковість зарядів — відстань між зарядженими тілами має бути набагато більшою від розмірів тіл.
  2. Нерухомість зарядів. В протилежному випадку потрібно враховувати
wikipedia. org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D1%96%D1%82%D0%BD%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5">магнітне поле заряду, що рухається.

В однорідному ізотропному середовищі сила взаємодії між зарядами зменшується в ε разів: , де ε діелектрична проникність середовища.

Перевірка закону

Для макроскопічних відстаней при експериментах в земних умовах, що були проведені за методом Кавендіша, доведено що показник ступеню r в законі Кулона не може відрізнятися від 2 більш ніж на 6·10-16. Із експериментів по розсіянню альфа-часток виходить, що закон Кулона не порушується до відстаней 10-14 м. Але з іншого боку, для опису взаємодії заряджених часток на таких відстанях поняття, за допомогою яких формулюється закон (поняття сили, положення), втрачають сенс. В цій області просторових масштабів діють закони квантової механіки.

Закон Кулона можна вважати одним з наслідків квантової електродинаміки, в рамках якої взаємодія заряджених часток обумовлена обміном фотонами. Внаслідок цього, експерименти з перевірки висновків квантової електродинаміки можна вважати дослідами з перевірки закону Кулона. Так, експерименти з анігіляції електронів та позитронівсвідчать, що відхилення від законів квантової електродинаміки не спостерігаються до відстаней 10-18м.

 

 

1 2 3

Схожі роботи

Реферати

Курсові

Дипломні