Закон Кулона

Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш.Кулоном с помощью крутильных весов. Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежительно малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует. Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией.

Закон Кулона: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q₁ и Q₂ и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.

Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т.е. является центральной, и соответствует притяжению в случае разноименных зарядов и отталкиванию в случае одноименных. Эта сила называется кулоновской.

В векторной форме закон Кулона имеет вид:

где F₁₂ - сила, действующая на заряд Q₁ со стороны заряда Q₂, r - радиусвектор, соединяющий заряд Q₁ с зарядом Q₂, r =|r₁₂|. На заряд Q₂ со стороны заряда Q₁ действует сила F₂₁ = - F₁₂, т.е. взаимодействие электрических точечных зарядов удовлетворяет третьему закону Ньютона.

Визуально это можно представить в виде рисунка, приведенного ниже:

Коэффициент пропорциональности равен:

Величина ε₀ называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна ε₀ = 8,85∙10^-12 Кл²/(Нм), или ε₀= 8,85∙10^-12 Ф/м, где фарад (Ф) - единица электрической емкости.

Тогда коэффициент пропорциональности равен k = 9∙10⁹ м/Ф.

Если в пространстве, окружающее электрический заряд, внести другой зaряд, то на него будет действовать кулоновская сила; значит, там существует силовое поле. Согласно представлениям современной физики, поле peaльно существует и наряду с веществом является одной из форм существования материи, посредством которой осуществляются определенные взаимодействия между макроскопическими телами или частицами, входящими в состав вещества. В данном случае говорят об электрическом поле - поле, посредством которою взаимодействуют электрические заряды. Электрические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами и называются электростатическими.