Закон Кулона

Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Электрический заряд – физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий. [q] – Kл (кулон) (1 Kл = 1А1 с) 1Кулон – это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 секунду при токе 1Ампер. Носителями отрицательных зарядов в атоме являются электроны, носителями положительных зарядов – протоны. При электризации тел трением происходит перераспределение имеющихся электронов между нейтральными, в первый момент телами. В данной системе алгебраическая сумма всех частиц остается неизменной: q 1 + q 2 + q 3 + … + q n = const

Контрольные вопросы 1. Какие взаимодействия называют электромагнитными? 2. Что такое электрический заряд? 3. В чем сходство и отличие электрического заряда и гравитационной массы? 4. Как взаимодействуют одноименные и разноименные электрические заряды? 5. Какой заряд называют элементарным? Каково его значение? 6. В чем состоит явление электризации, объясните это явление с точки зрения электронной теории. 7. Когда тело является электрически нейтральным, а когда заряженным? 8. Произойдет ли электризация двух тел, состоящих из совершенно одинакового вещества, при их соприкосновении? 9. Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. 10. В каких случаях выполняется закон сохранения заряда?

1. Электрический заряд как величина, характеризующая интенсивность электрического взаимодействия. + - F r F q1q1 q2q2 F –сила взаимодействия точечных неподвижных заряженных тел (H). r- расстояние между заряженными телами (м). ε- диэлектрическая проницаемость среды.

2. Точечный заряд - основная модель электростатики. В точечном заряде, в отличии от реального тела, перераспределения зарядов происходить не может. Макроскопическое тело может обладать зарядом, если в каком – либо процессе оно потеряет или присоединяет к себе некоторое количество электронов. Незаряженные макроскопические тела притягиваются как положительно, так и к отрицательно заряженным телам, причем это взаимодействие значительно «сильнее» гравитационного. q= NeN – целое число

3. Взаимодействие неподвижных точечных зарядов. Шарль Кулон, французский физик, установил в 1785 году закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Для проведения опытов Кулон изобрел специальный прибор – крутильные весы. F упр.~ α q 1 ι q 2 < α Горизонтальный стержень поворачивается вокруг точки подвеса и закручивал нить. Когда сила упругости уравновешивает электрическую силу, действующую на заряженный шарик, движение прекращается.

Графики зависимости F k (r) и F k (q) 0 0 F k (r) F k (q) rq 1/2qq F F/2 F F/9 r3r3r Электрическая сила зависит от расстояния между зарядами (обратно пропорционально) Электрическая сила зависит от величины заряда (прямо пропорционально)

4. Закон Кулона. - Закон Кулона (сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними). - диэлектрическая проницаемость среды (безразмерная физическая величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме больше силы взаимодействия на том же расстоянии в данной среде). - коэффициент пропорциональности - электрическая постоянная

Контрольные вопросы 1. Что определяет закон Кулона 2. Как формулируют и записывают закон Кулона для взаимодействия зарядов в вакууме? 3. Какая величина характеризует влияние среды на силу взаимодействия между зарядами? 4. Запишите закон Кулона для взаимодействия зарядов с учетом среды в системе СИ? 5. Чему равен коэффициент пропорциональности в законе Кулона? 6. Чему равна электрическая постоянная? 7. Установите единицу электрического заряда в СИ, сформулируйте ее определение? 8. Каково значение заряда и массы электрона? 9. Можно ли электрический заряд делить бесконечно?

Задачи Качественная задача. 1. На тонких шелковых нитях подвешены две одинаковые легкие бумажные гильзы. Известно, что одна из них заряжена, а другая – нет. Как определить, какая из них заряжена? А) Допустим, что гильзы – точечные тела. Б) Гильзы нельзя считать точечными телами. 1 2

Расчетная задача. 2. Два одинаковых маленьких шарика заряжены разноименными зарядами. Заряд первого равен – 15 мк Кл, заряд другого + 25 мк Кл. Шарики приводят в соприкосновение и вновь разносят. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу их взаимодействия на расстоянии 5 см. q1q1 q2q2 q1´q1´ q2´q2´ 5 см 1) 2)2)

Оформление решения Дано: одинаковые шарики q 1 = -15 мк Кл q 2 = +25 мк Кл 1)соединили 2) r = 5 см q 1 ´-? q 2 ´-? Fк-? Кл Кл м СИРешение: 1. Шарики одинаковые, значит, после соединения q 1 ´= q 2 ´. q 1 + q 2 =2q 1 ´; q 1 ´= 2. F1F1 F2F2 r Закон Кулона F 1 = F 2 =

Вычисление: Ответ: заряд каждого шарика после соприкосновения будет равен ; Сила взаимодействия на расстоянии 5 см равна 90Н.