Физика. Лекция 140.Закон Кулона.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Мы с вами продолжаем изучение электрических явлений. Мы уже знаем, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом, а также мы знаем, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются. Но как найти с какой силой эти заряды взаимодействуют? Физика - наука количественная и вот вычислению силы, которая действует между двумя зарядами мы посвятим сегодняшнюю лекцию. Оказывается, что в простейшем случае эта сила может быть найдена с помощью закона, который был открыт французским ученым Шарлем Огюстеном Кулоном и называется этот закон - "Закон Кулона".

И так, на этой лекции мы с вами научимся вычислять силу заряженных тел...но тела могут быть разные. Тела могут быть большие, например, как пластиковая пластина, которую мы электризовали на прошлой лекции и подносили на расстояние сопоставимое с размерами этой пластины к электрометру. А в других ситуация размеры заряженных тел гораздо меньше, чем расстояние между этими телами и вот как раз в такой ситуации, когда тела малы по сравнению с расстоянием между ними найти электрическую силу оказывается проще. Такие тела, размеры которых малы по сравнению с расстоянием до других тел мы будем называть точечными зарядами. Давайте дадим строгое определение точечного заряда.

Точечный заряд - это заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других заряженных тел.

Кроме того, мы с вами будем рассматривать неподвижные заряды. Мы же с вами занимаемся разделом электродинамики, который называется электростатика - наука о неподвижных зарядах. И, наконец, закон Кулона, который мы сформулируем сегодня, а именно закон Кулона описывает взаимодействие точечных неподвижных зарядов. Мы этот закон запишем для случая, когда взаимодействие происходит в вакууме. Оказывается в веществе закон Кулона тоже можно записать, но это сейчас нам не потребуется. И так третье условие, для которого мы будем формулировать закон - это вакуум. Нужно отметить, что воздух незначительно влияет на силу взаимодействия зарядов, поэтому опыты можно проводить и в воздухе и результат этих опытов практически не будет отличаться от результатов, которые были бы получены в вакууме. И так соберем все три условия вместе и представим себе, что у нас есть точечные неподвижные заряды, располагающиеся в вакууме. Что мы уже знаем о характере взаимодействия этих зарядов?

И закон Кулона, который мы сформулируем далее был открыт в 1785 году...давайте немного преамбулы...в науке нет прямых путей и оказывается, что Шарль Огюстен Кулон, он являлся военным инженером и был специалистом по крепостным и водным сооружениям, изучал механические явления, точнее деформацию кручения тонких нитей. Это были шелковые нити, это были тонкие проволоки и Кулон благодаря своим исследованиям удалось закручивая нити на небольшие углы научится измерять крошечные силы. Ему удалось построить специальное устройство которое мы рассмотрим, чуть ниже в этой лекции, оно называется крутильные весы, которые позволяли измерять силы порядка 10^-11 Ньютона. И как раз такие небольшие силы возникают при взаимодействии таких наэлектризованных тел. Следовательно, устройство, которое придумал Кулон, крутильные весы, стоит использовать в исследовании этих сил. Кулон в своих исследования после создания таких весов переключается на исследование электрических, да и магнитных сил тоже. Например, он участвовал в конкурсе по созданию высокоточных магнитных компасов. И теперь давайте поговорим об устройстве этих крутильных весов.

И так с помощью крутильных весов Кулон деля заряды установил следующие закономерности...

Давайте сформулируем закон Кулона словами:

Закон Кулона. Два точечных неподвижных заряда в вакууме взаимодействуют с силами, лежащими на прямой, проходящей через эти заряды, прямо пропорциональной произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Стоит отметить, что этот закон справедлив только для точечных и неподвижных зарядов в вакууме!

И давайте запишем физический смысл коэффициента пропорциональности, входящего в формулу закона Кулона.

Коэффициент k - численно равен силе, с которой взаимодействуют два заряда по 1 кулону, находящиеся на расстоянии 1 метр друг от друга.

И в конце лекции, когда мы подробно разобрали закон Кулона, давайте решим несколько задач на его использование.

И так первая задача на определение силы взаимодействия двух зарядов находящихся на заданном расстоянии.

Следующая задача на определение расстояния между взаимодействующими зарядами.

И так вот так решаются простейшие задачи на закон Кулона. На следующей лекции мы с вами познакомимся еще с законом сохранения заряда, который позволит нам решать гораздо более интересные задачи в комбинации с законом Кулона.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора