Узнайте об электрическом заряде и законе Кулона.
В этой статье мы рассмотрим определение электрического заряда. Также вы узнаете о законе Кулона: его историю, математическую формулу и значение в современном мире.
На написание статьи у копирайтера, редактора, контент-менеджера и эксперта по физике ушло 14 человеко-часов.
Закон Кулона был впервые сформулирован французским физиком Шарлем Огюстеном Кулоном в 1785 году. Он использовал крутильные весы, точный инструмент, усовершенствованный им для измерения малых сил, что позволило исследовать законы взаимодействия зарядов.
К тому времени интерес к электрическим явлениям был высок. Такие ученые, как Бенджамин Франклин, Джозеф Пристли и Генри Кавендиш, уже изучали свойства электричества. Кавендиш, в частности, независимо пришел к выводам, схожим с законом Кулона, но его работы оставались неопубликованными.
Закон Кулона стал важнейшим этапом в изучении электричества. Его влияние распространяется далеко за пределы электростатики: на физику элементарных частиц, химию и современные технологии. Эта работа также заложила фундамент для создания теории электромагнетизма Джеймсом Клерком Максвеллом.
Закон Кулона описывает силу взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами в вакууме. Его математическая формулировка выражается формулой:
😎 Формулагде:
- F — сила взаимодействия между зарядами;
- q1 и q2 — величины зарядов;
- r — расстояние между зарядами;
- k — коэффициент пропорциональности, называемый электрической постоянной.
Закон также учитывает знак зарядов:
Закон Кулона имеет широкий спектр применения как в теоретической физике, так и в прикладных науках. Закон лежит в основе анализа электрических полей и сил в системах с заряженными частицами. Он используется для расчета взаимодействий между атомами, ионами и молекулами.
В химии и физике закон применяется для определения силы взаимодействия между ядрами атомов и электронами, а также между ионами в кристаллических решетках. Также он используется при проектировании конденсаторов, диэлектриков и других электротехнических устройств. Закон применяется в микроскопических системах: например, при создании сенсоров, микрочипов и нанотехнологий, где взаимодействие зарядов играет ключевую роль.
🤔 ОпределениеЭлектрический заряд — это физическая величина, характеризующая способность тел или частиц участвовать в электромагнитных взаимодействиях.
Кулоновская сила имеет дальнодействие, то есть она существует даже на значительных расстояниях, хотя ее величина уменьшается с ростом расстояния между зарядами. Важно отметить, что взаимодействие зарядов всегдасимметрично — сила действует на оба заряда одинаковой величины, но противоположного направления (что соответствует третьему закону Ньютона).
Для измерения электрического заряда используется прибор, называемый электрометром. Электрометры могут быть различными по конструкции, но все они основаны на принципе отклонения металлических элементов под воздействием электростатического поля. В более современных моделях используют цифровые индикаторы для отображения результатов измерений. Электрометры играют важную роль в лабораторных экспериментах, так как позволяют точно измерять заряд, а также учитывать параметры, такие как температура и влажность, которые могут влиять на результаты измерений.
Закон Кулона, сформулированный в 1785 году, продолжает оставаться основой для множества научных и технических достижений в области электростатики и электромагнетизма. Его влияние ощущается в различных сферах науки и технологий, от изучения элементарных частиц до разработки высокотехнологичных приборов. Современные приборы, такие как электрометры, позволяют точно измерять электрические заряды, что важно для множества практических приложений, от микрочипов до конструирования электротехнических устройств.
