Взаимодействие зарядов. Закон Кулона. Точечный электрический заряд. Электрическое поле

Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.

Точечный электрический заряд. Электрическое поле

Наличие у тела электрического заряда проявляется в том, что такое тело взаимодействует с другими заряженными телами. Тела, несущие заряды одинакового знака, отталкивают друг друга. Тела, заряженные разноименно, притягиваются друг к другу.

Сила взаимодействия так называемых точечных зарядов определяется законом Кулона (1785 г.).

Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других тел, несущих электрический заряд.

Результат измерений Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Направление силы совпадает с проходящей через заряды прямой. Аналитическое представление закона Кулона:

(1)

где k – коэффициент пропорциональности, q₁ и q₂ – величины взаимодействующих зарядов, r – расстояние между ними. В случае одноименных зарядов сила, вычисленная по формуле (1), оказывается положительной (что соответствует отталкиванию между зарядами). В случае разноименных зарядов сила отрицательна (что соответствует притяжению зарядов друг к другу).

Закон Кулона в векторном виде:

(2)

Взаимодействие между зарядами осуществляется через электрическое поле. Всякий заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электрическое поле.

Это поле проявляет себя в том, что помещенный в какую-либо его точку электрический заряд оказывается под действием силы. Следовательно, для того чтобы выяснить, имеется ли в данном месте электрическое поле, нужно поместить туда заряженное тело (т.н. пробный заряд) и установить, испытывает ли оно действие электрической силы. По величине силы, действующей на пробный заряд, можно судить о величине поля.

Чтобы сила, действующая на пробный заряд, характеризовала поле «в данной точке», пробный заряд должен быть точечным. В противном случае сила, действующая на заряд, будет характеризовать свойства поля, усредненные по объему, занимаемому телом.

(3)

Сила, действующая на пробный заряд, зависит не только от величин, определяющих поле (от q и r), но и от величины пробного заряда q_пp.