Фізика — 11 клас
Взаємодія заряджених тел. Закон Кулона. Закон збереження електричного заряду.
Закони взаємодії атомів і молекул вдається зрозуміти й пояснити на основі знань про будову атома, використовуючи планетарну модель його будови. У центрі атома перебуває позитивно заряджене ядро, навколо якого обертаються по певних орбітах негативно заряджені частки. Взаємодія між зарядженими частками називається електромагнітним. Інтенсивність електромагнітної взаємодії визначається фізичною величиною — електричним зарядом, що позначається q. Одиниця електричного заряду — кулон (Кл). 1 кулон — це такий електричний заряд, що, проходячи через поперечний переріз провідника за 1 з, створює в ньому струм силою 1 А. Здатність електричних зарядів як до взаємного притягання, так і до взаємного відштовхування пояснюється існуванням двох видів зарядів. Один вид заряду назвали позитивним, носієм елементарного позитивного заряду є протон. Інший вид заряду назвали негативним, його носієм є електрон. Елементарний заряд дорівнює Заряд часток завжди представляється числом, кратним величині елементарного заряду.
Повний заряд замкнутої системи (у яку не входять заряди ззовні), тобто алгебраїчна сума зарядів всіх тіл, залишається постійної: q1 + q2 + … + qn = const. Електричний заряд не створюється й не зникає, а тільки переходить від одного тіла до іншого. Цей експериментально встановлений факт називається законом збереження електричного заряду. Ніколи й ніде в природі не виникає й не зникає електричний заряд одного знака. Поява й зникнення електричних зарядів на тілах у більшості випадків пояснюється переходами елементарних заряджених часток — електронів — від одних тіл до інших.
Електризація — це повідомлення тілу електричного заряду. Електризація може відбуватися, наприклад, при зіткненні (терті) різнорідних речовин і при опроміненні. При електризації в тілі виникає надлишок або недолік електронів.
У випадку надлишку електронів тіло здобуває негативний заряд, у випадку недоліку — позитивний.
Закони взаємодії нерухливих електричних зарядів вивчає електростатика.
Основний закон електростатики був експериментально встановлений французьким фізиком Шарлем Кулоном і читається так: модуль сили взаємодії двох крапкових нерухливих електричних зарядів у вакуумі прямо пропорційний добутку величин цих зарядів і обернено пропорційний квадрату відстані між ними
г — відстань між ними, k — коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору системи одиниць, у СИ
Величина, що показує, у скільки разів сила взаємодії зарядів у вакуумі більше, ніж у середовищі, називається діелектричною проникністю середовища Е. Для середовища з діелектричною проникністю е закон Кулона записується в такий спосіб:
У СИ коефіцієнт k прийнятий записувати в такий спосіб:
— електрична постійна, чисельно рівна
використанням електричної постійної закон Кулона має вигляд:
Взаємодія нерухливих електричних зарядів називають електростатичним або кулонів-ским взаємодією. Кулоновские сили можна зобразити графічно (мал. 20, 21).