Закон Кулона описывает силу взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами. Основные характеристики силы взаимодействия: она прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Математическая запись закона Кулона
Основная формула закона Кулона выражается следующим образом:
$$ F = k \frac{{q_1 q_2}}{{r2}} $$
где:
- $F$ — сила взаимодействия между зарядами,
- $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов,
- $r$ — расстояние между зарядами,
- $k$ — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В вакууме $k = \frac{{1}}{{4\pi\varepsilon_0}}$, где $\varepsilon_0$ — электрическая постоянная.
Векториальная форма
Сила (\mathbf{F}) — векторная величина, и её направление зависит от знаков взаимодействующих зарядов. Векторная форма закона выглядит следующим образом:
$$ \mathbf{F} = k \frac{{q_1 q_2}}{{r2}} \hat{\mathbf{r}} $$
где:
- $\hat{\mathbf{r}}$ — единичный вектор, направленный от одного заряда к другому.
Запись в системе СИ
Для использования в международной системе единиц (СИ), формула принимает вид:
$$ F = \frac{{1}}{{4\pi\varepsilon_0}} \frac{{q_1 q_2}}{{r2}} $$
Здесь $\varepsilon_0 \approx 8.85 \times 10^{-12} \frac{C2}{Nm2}$ — электрическая постоянная.
Закон Кулона играет важную роль в электронике и электротехнике, описывая множество явлений от атомарного уровня до макроскопических проявлений и является основой для дальнейшего изучения электростатических и электромагнитных взаимодействий.
Категория: Физика
Теги: электромагнетизм, силы взаимодействия, электростатика