Електрична взаємодія зарядів. Закон Кулона
У 1785 році французький вчений Кулон встановив кількісну залежність між силою взаємодії двох електричних зарядів, їх величиною та відстанню між ними. Для дослідження взаємодії зарядів Кулон використав крутильні ваги, які складаються з непровідного електричний заряд стрижня, підваженого на тонкій кварцовій нитці, у скляному циліндричному сосуді. На одному кінці стрижня був закріплений металевий шар, на іншому - противаг. На скляному сосуді була нанесена шкала, яка дозволяла вимірювати кут закручування нитки. Через отвір у кришці сосуду ввели другий аналогічний за розмірами нерухомий металевий шар. На шкалі відмічають місце розташування рухомого шару. Потім шари заряджають й спостерігають кут закручування нитки. Змінюючи відстань між шарами й вимірюючи кут закручування було знайдено залежність сили взаємодії зарядів на відстані.
Величину заряду при постійній відстані між шарами змінювали таким чином: незаряджений шар аналогічний шарам у сосуді присували до одного із заряджених шарів, при цьому половина заряду з останнього стікала до незарядженого шару. Таким чином була встановлена залежність між силою взаємодії та величиною зарядів, які знаходяться у повітрі.
На базі зроблених вимірювань Кулон вивів наступне:
Сила взаємодії двох точкових електричних зарядів прямо пропорційна добутку цих зарядів, та обернено пропорційна квадрату відстані між ними та направлена уздовж прямої, яка з’єднує ці заряди. Математично цей закон можна виразити такою формулою: 
|
|
|
де 
- величини зарядів, Кл
К - відстань між зарядами, м
εа - абсолютна діелектрична проникність середовища,Ф/м
Досліди показали, що величина сили взаємодії наелектризованих тіл також залежить від ізолюючого середовища, в якому вони знаходяться. Наприклад, сила взаємодії у керосині при усіх рівних умовах менше, ніж у вакуумі, у два рази, а в воді - у 81 раз.
Величина, яка дозволяє врахувати вплив ізолюючого середовища на силу взаємодії наелектризованих тіл, називається абсолютною діелектричною проникністю середовища. Позначається εа. Чим більше ця проникність, тим менше сила взаємодії зарядів. Абсолютну діелектричну проникність середовища можна представити як добуток двох величин: 
,
де 
- це діелектрична проникність (чи відносна діелектрична проникність), величина безмірна, залежить лише від властивостей середовища й не залежить від вибору одиниць вимірювання, вона показує у скільки раз сила взаємодії між електричними зарядами у даному середовище менше, ніж у вакуумі. Для вакууму =1, для керосину - 2, скла - 6÷8, води - 81, повітря - 1, папір - 4.
- це електрична постійна, або стала величина, вона є розмірною, та залежить лише від вибору одиниць вимірювання та не залежить від властивостей середовища. У системі СІ має значення: 
Ф/м
|
|
|
Сили взаємодії нерухомих електричних зарядів називають електростатичними. Електричне поле нерухомих зарядів називають електростатичним.
Коли в електричне поле заряду 
внести заряд 
, то буде виникати Кулонівська сила. Тобто поле виконує роботу, та при цьому виділяється енергія. Відношення цієї електроенергії до величини заряду поля називається потенціалом:
При нескінченній відстані 
потенціал дорівнює нулю, тобто потенціал нескінченно віддаленої точки дорівнює нулю.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!