Закон Кулона – основной закон электростатики

На основании серии проведённых прецизионных (очень скрупулёзных и точных) экспериментов с «крутильными весами» французский физик Шарль Кулон в 1785 г. сформулировал основной закон электростатики:

Сила электрического взаимодействия двух покоящихся точечных зарядов (Т.з.) в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Это сила притяжения, если заряды разноимённые и отталкивания, если они одноимённые. Сила направлена вдоль прямой, проходящей через точечные заряды.

Этой довольно громоздкой словесной формулировке можно сопоставить компактную аналитическую запись, сделав рисунок (см. рис. 1.1) и введя удобные обозначения*):

(1.1)

Здесь сила, действующая на второй заряд со стороны первого, – радиус-вектор, проведенный от первого заряда ко второму. По третьему закону Ньютона на первый заряд со стороны второго действует равная и противоположно направленная сила .

Коэффициент пропорциональности записан здесь в виде, использующемся обычно при записи закона в системе единиц СИ, где ε₀ = 8,85∙10^-12 Ф/м – электрическая постоянная системы СИ.

v Сделаем ряд замечаний к этому важнейшему закону

1.Вполне ли точна зависимость ? Т.е., а точно ли показатель степени равен 2-м? На сегодняшний день экспериментально проверено, что точность, по крайней мере, не хуже, чем «до 9-го знака после запятой».

2.В однородном и изотропной диэлектрической среде сила электрического взаимодействия уменьшается в e раз. e – т.н. диэлектрическая проницаемость среды. Более подробно этот вопрос мы обсудим позже.

3.Сила, описываемая законом (1.1) действует и между движущимися заряженными частицами и телами. Однако в этом случае это уже не вся «электрическая» (электромагнитная) сила. Появляется «поправка» – «магнитная составляющая», связанная как раз с состоянием движения тел! Её мы также обсудим в своё время.