Взаимодействие заряженных тел

4.8

Средняя оценка: 4.8

Всего получено оценок: 248.

4.8

Средняя оценка: 4.8

Всего получено оценок: 248.

Раздел физики, который называется электростатикой, изучает свойства и законы взаимодействия неподвижных заряженных частиц и тел. В каких случаях заряженные тела притягиваются, а в каких случаях отталкиваются? Почему наэлектризованные тела “чувствуют” друг друга на расстоянии? Чему равны силы притяжения и отталкивания зарядов? Попробуем ответить на эти вопросы.

Электрические заряды

Самое простое явление, в котором обнаруживается факт существования в природе электрических зарядов, — это электризация тел при соприкосновении. Еще древнегреческий философ Фалес Милетский (VII век до н.э.) обратил внимание на то, что кусок янтаря, будучи натертый кусочком шерстяной ткани, начинает притягивать небольшие предметы.

В качестве предметов, которые с помощью трения легко электризуются, можно использовать, например, стекло, эбонит, пластмассу. При этом оказывается, что кусочки бумаги, наэлектризованные от этих разных предметов, могут как притягиваться, так и отталкиваться. Из этих наблюдений были сделаны следующие выводы:

• Взаимодействие заряженных тел, обнаруженное в подобных экспериментах, называется электрическим взаимодействием;
• Физическая величина, отвечающая за электрическое взаимодействие, называется электрическим зарядом. Электрический заряд обозначается буквой q;
• Электрический заряд всегда можно передать от одного тела к другому;
• Способность электрических зарядов к взаимному притяжению или отталкиванию можно объяснить, предположив, что существуют два вида зарядов. Один вид заряда называется положительным, а другой — отрицательным;
• Одноименные заряды отталкиваются;
• Разноименные заряды притягиваются.

Американский ученый Бенджамин Франклин в 1747 г. первым ввел названия для положительных и отрицательных зарядов, а также обозначения “−” и “+”.

Для обнаружения, изучения и измерения величины электрического заряда английский исследователь Уильям Гилберт (1600 г.) придумал специальный прибор — электроскоп.

Закон Кулона

В 1785 г. французский исследователь Шарль Кулон после многочисленных экспериментов с заряженными телами открыл основной закон электростатики. Он измерял силу взаимодействия заряженных шариков. Наблюдения показали, что сила F_э взаимодействия (притяжения или отталкивания) двух неподвижных заряженных тел, размеры (диаметры) которых на много меньше расстояния между ними, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

где:

F_э — сила взаимодействия;

q₁ , q₂ — величины зарядов;

r — расстояние между зарядами;

k — постоянный коэффициент (константа).

В формуле закона Кулона о взаимодействии заряженных тел фигурируют модули зарядов, так как заряды могут быть разных знаков. Значит и для величины F_э формула дает абсолютное значение. Если заряды имеют одинаковые знаки , то F_э является силой отталкивания, а если знаки разные — силой притяжения. Сила направлена вдоль прямой, соединяющей центры зарядов.

Рис. 3. Закон Кулона. Два заряда притягиваются или отталкиваются.

Единицы измерения

Единица измерения заряда была названа в честь Кулона. 1 кулон — это заряд, проходящий при силе тока 1 ампер за 1 секунду через поперечное сечение проводника.

В международной системе единиц СИ:

Константа k законе Кулона в единицах системы СИ будет равна:

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что физическая величина, отвечающая за электрическое взаимодействие, называется электрическим зарядом. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются. Сила взаимодействия зарядов рассчитывается с помощью формулы закона Кулона.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда - пройдите тест.