Закон Кулона

При передачі НЕЗАРЯДЖЕНИМ електроскопа електричного позитивного або негативного заряду, можна помітити, що листочки електроскопа будуть розходитися на менший або більший кут.

Прікоснёмся за допомогою наелектризованої палички до стрижня електроскопа і запам`ятаємо кут, на який будуть розходитися листочки. Для того щоб видати розбіжність листочків електроскопа на більший кут, необхідно передати йому заряд з більшої площі зарядженої палички. І, навпаки, листочки зійдуться, при дотику рукою до стрижня електроскопа.

Таким чином, ми виявляємо, що сила електричного заряду на тілах буває більше або менше. Отже, можна говорити про таке поняття як величина заряду, а значить, і про її вимірі.

Це стало можливо завдяки відкриттю в кінці XVIII ст. закону про взаємодію електричних зарядів. Цей закон відкрив французький фізик Кулон.

Закон Кулона був відкритий дослідним шляхом: вчений проводив досліди з крутильними вагами, за допомогою яких вимірював силу, з якою взаємодіють наелектризовані об`єкти.

Крутильні ваги складаються з легкого, що не проводить ніякі електричні заряди коромисла, підвішеного на найтоншої металевої нитки в скляній посудині циліндричної форми. На одному краю стержня укріплений позолочений кульку з пробки, a на іншому - противага. Верхнім своїм кінцем дріт прикріплюється до центру головки, забезпеченою покажчиком і обертається по шкалі, що має поділки, яка служить для визначення розміру кута закручування закріпленої дроту.

Кришка посудини має отвір, через який на ізоляторі подається інший, точно такий же кулька b, що дорівнює кульці a за розміром. Розмір кутової відстані між позолоченими кульками a і b підраховується по розподілам, які знаходяться на циліндричній посудині. Для цього повертають голівку ваг на певний кут, можна змінювати відстань.

Після того як обидві кульки будуть заряджені і встановлені на будь-якій відстані, Кулон міг визначати силу, з якою ці кульки взаємодіють, вимірюючи кут закручування нитки.

Якщо прилад заздалегідь проградуирован, то вимірявши кут повороту головки, можна дізнатися, з якою силою взаємодіють наелектризовані кульки.

При зміні відстані між кульками Кулон виявив, що при постійних зарядах сила, з якою вони взаємодіють, буде обернено пропорційна подвійному відстані між їх центрами.

Вирішення питання про вимірювання величини зарядів на кульках було наступним: якщо кулька b зарядити і, вийнявши з приладу, стикнутися з іншим кулькою, то рівно половина заряду перейде на інший кулька з кульки b. На ньому, таким чином, залишиться заряд вдвічі менше. Помістивши кулька b назад в прилад, Кулон виявив, що при однаковій відстані між кульками, їх сила взаємодії зменшується в два рази - прямо пропорційно скороченню величини заряду.

Аналогічно змінювався заряд рухається кульки a.

Завдяки цим дослідам був відкритий закон, який згодом став відомий як закон Кулона, визначення його наступне: сила взаємодії двох точкових зарядів прямо пропорційна їх величинам, обернено пропорційна квадрату відстані між зарядами і спрямована по лінії, яка з`єднує ці заряди.

Закон Кулона Амонтона виражається формулою:

F = k (q1q2 / rsup2-),

де q1 і q2 - величини точкових зарядів, які взаємодіють, r - відстань між цими зарядами, а k є коефіцієнтом пропорційності, який залежить від того, які одиниці вимірювання величин будуть входити в формулу.

При цьому точковими називають такі заряди, які знаходяться на тілах будь-якого розміру і форми, які досить малі в порівнянні з відстанями, на яких розглядається їх взаємодія.

Дослідження показали, що на величину сили F впливає навколишнє середовище, і формула, яка виражає закон Кулона, застосовується тільки в тому випадку, коли взаємодію заряджені тіла у вакуумі.

Завдяки закону Кулона була встановлена одиниця електричного розряду. Так, під нею мають на увазі заряд, який діє у вакуумі на ідентичний заряд, який знаходиться на відстані в один сантиметр, з силою в одну дину. Це абсолютна електростатична одиниця заряду.