§29. Закон Кулона. Электрическое поле
Заряженные тела могут либо притягиваться, либо отталкиваться. Величина этой силы определяется тем, насколько велики заряды и как далеко они находятся друг от друга.
Закон Кулона (1785 г.) утверждает:
сила, с которой взаимодействуют два неподвижных точечных заряда в вакууме,
- пропорциональна произведению их зарядов,
- обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Математически это выражается формулой:
F = k · |q₁ q₂| / r²,
где k — коэффициент, зависящий от свойств среды.
Силы, возникающие между зарядами, направлены вдоль прямой, соединяющей эти заряды, и имеют одинаковую величину, но противоположные направления.
Так как заряженные объекты могут воздействовать друг на друга даже на большом расстоянии, учёные — Г. Рихман, М. Фарадей, Дж. Максвелл — ввели представление об электрическом поле. Это особая физическая реальность, существующая вокруг заряженных тел.
Электрическое поле оказывает силовое действие на заряженные частицы. Для его количественной оценки используют величину, называемую напряжённостью поля (E):
E = F / q,
где F — сила, действующая на небольшой пробный заряд q.
Единица измерения — ньютон на кулон (Н/Кл).
Направление поля задаётся так:
- поле положительного заряда направлено от него,
- поле отрицательного заряда — к нему.
Если в точке пространства действуют поля сразу от нескольких зарядов, их напряжённости складываются — это называется принципом суперпозиции.
Электрическое поле обладает собственной энергией, так как способно совершать работу, перемещая заряженные частицы.