Зміст
- Сила Кулона
- Залежність від заряду
- Залежність від відстані
- Залежність від середовища
Сила електростатичної взаємодії являє собою силу, з якою діють одна на одну заряджені частинки. Вираз для неї було відкрито фізиком Шарлем Кулоном, на честь якого дана сила і була названа.
Сила Кулона
Як відомо, частинки, що мають деякий заряд, притягуються один до одного або відштовхуються з певною силою. Дане фізичне явище призводить до аналогічної взаємодії між макроскопічними тілами, якщо повний заряд в них не скомпенсований і має деяку величину. Вираз, що визначає величину сили електростатичної взаємодії, було отримано дослідним шляхом в експерименті із взаємодією двох заряджених кульок. Була виявлена явна залежність величини сили від величини заряду зразків, а також від відстані між ними.
Залежність від заряду
Отже, сила Кулона описує взаємодію заряджених об'єктів. Для того щоб описувати ступінь їх зарядженості, була введена фізична величина, звана зарядом і вимірювана в Кулонах. Необхідність введення даної величини слідувала з вищенаведеного досвіду, в якому сила взаємодії однойменно заряджених кульок збільшувалася при додаванні їм заряду того ж знака. При цьому, як відомо, величина заряду має деякий знак. Тому варто уточнити, що сила Кулона прямо пропорційна модулю величин зарядів частинок. Зверніть увагу, що, говорячи про силу електростатичної взаємодії, мають на увазі взаємодію матеріальних частинок. Тобто вираз Кулона стає несправедливим при розгляді макроскопічних тіл, розмір і форма яких далека від матеріальної точки.
Залежність від відстані
Особливо примітною є залежність сили електростатичної взаємодії від відстані між частинками. Як відомо, сила Кулона назад пропорційна квадрату відстані між частинками. Таким чином, зміна відстані в два рази призводить до зміни сили в чотири рази. Подібна залежність також характерна для гравітаційної сили тяжіння. Оскільки величина відстані стоїть у знаменнику вираження для сили, то звідси йдуть і два крайні значення. Перше з них відноситься до нагоди нульової відстані між зарядами, тоді сила прагне до нескінченності. Дана ситуація, з одного боку, нереалізована, бо зростання сили призводить до неможливості зіткнення частинок, але з іншого боку, подібний ефект спостерігається при формуванні атома. Насправді, при зближенні субатомних частинок одного і того ж знака відбувається або аннігіляція, якщо це електрони, або ядряний синтез і утворення атома, якщо це протони, за рахунок появи на певному етапі зближення ядерної сили тяжіння.
Залежність від середовища
Якщо взаємодія заряджених частинок відбувається не у вакуумі, а в деякому суцільному середовищі, то сила Кулона залежатиме ще й від електричних властивостей середовища. Дане явище виражається математично у появі додаткового коефіцієнта пропорційності, званому діелектричне постійне середовище.
