Закон Кулона.

Точковий заряд.

Можна сформулювати визначення точкового заря­ду:

заряд розміщений на тілі, розміри якого малі в порівнянні з відста­нями до інших тіл ,з якими воно взаємодіє називається точковим зарядом.

Назва «точковий заряд» не означає, що заряд розміщений у матері­альній точці. Всі тіла мають кінцеві розміри, одні й ті самі тіла в одно­му випадку можуть вважатися точковими, в іншому — ні.

Основний закон електростатики був установлений експериментально Шарлем Кулоном 1785 року:

· сила взаємодії двох точкових нерухомих заряджених тіл у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів зарядів і обернено пропорційна квад­рату відстані між ними:

де k — коефіцієнт пропорційності.

Межі застосовності закону Кулона.

У формулюванні закону Куло­на є вказівка на точковість зарядів. Розглянемо взаємодію двох мета­левих заряджених куль (рис. а, б). Чи залежить сила взаємодії між кулями від знака зарядів?

а б

Згідно із законом Кулона модуль сили взаємодії між зарядами не за­лежить від знака заряду. Але в першому випадку заряди, взаємно при­тягуючись, розташовуються ближче один до одного, ніж у другому. З цієї причини сила взаємодії різнойменних зарядів виявиться більшою, ніж однойменних, тобто в даному випадку закон Кулона не застосовний, оскільки заряди куль не можна вважати точковими.

У формулюванні закону Кулона вказується на нерухомість взаємоді­ючих заряджених тіл. Річ у тому, що взаємодія зарядів здійснюється за допомогою електромагнітного поля, яке може розповсюджуватися в просторі з кінцевою швидкістю. Поняття часу в закон Кулона не вхо­дить, а входить тільки поняття відстані. Будь-яке зміщення одного із зарядів позначиться на іншому не відразу, а через деякий час, необхід­ний електромагнітному сигналу для того, щоб подолати відстань, яка розділяє заряди. Якби швидкість розповсюдження електромагнітного поля була б нескінченно великою, то закон Кулона був би справедли­вий як для нерухомих зарядів, так і для тих, що рухаються. Та оск­ільки електромагнітні сигнали розповсюджуються з великою, але кінце­вою швидкістю, заряди, що рухаються, взаємодіють не так, як нерухомі.

Якщо ж виконується умова , де — відносна швидкість за­рядів, а

с — швидкість світла, то закон Кулона практично не зазнає істотних відхилень.