Закон взаимодействия электрических зарядов установил 1785 Ш. Кулон экспериментально с помощью крутильных весов, принцип действия которых использованы в опыте Г. Кавендиша по определению гравитационной постоянной.
Кулон установил, что сила взаимодействия F между двумя небольшими заряженными металлическими шариками обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и зависит от этих зарядов и q2. Тогда электростатическая сила, с которой одно заряженное тело действует на другое, равна векторной сумме сил, приложенных к всех точечных зарядов второго тела со стороны каждого точечного заряда первого тела. Расчеты показывают, что закон Кулона в форме (8.1) справедлив также для взаимодействующих заряженных тел шаровой формы, если заряды q1 и q2 распределены равномерно по всему объему или по всей поверхности этих тел. При этом радиусы тел могут быть такого же порядка, как и расстояния между их центрами. Ш. Кулон также установил, что силы, действующие на заряды, являются центральными, то есть они направлены вдоль прямой, соединяющей заряды. Однако исследователь изучал взаимодействие между зарядами, находившихся в воздухе. Последующие экспериментальные исследования показали, что при прочих равных условиях сила электрического взаимодействия между двумя точечными зарядами зависит от свойств среды, в которой эти заряды находятся.
Влияние среды на силу электростатического взаимодействия между зарядами учитывается в законе Кулона коэффициентом k, который зависит также от выбора единиц измерения величин, входящих в формулу (8.1). В связи с этим удобно подать коэффициент k в виде отношения двух коэффициентов. Такую систему в физике рассматривают том, что центры положительных и отрицательных зарядов молекул многих веществ имеют определенное смещение друг относительно друга и, следовательно, являются естественными диполями. Представление о диполи позволяет, например, с определенным приближением описать взаимодействие молекул различных веществ. Модель дипольного строения вещества положено в основу теории диэлектриков.
Произведение положительного заряда на расстояние между зарядами называют электрическим моментом диполя
р = ql. (8.3)
Если расстояние между зарядами рассматривать как вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному, то электрический момент диполя будет также вектором
р = qI, (8.4)
где I - плечо диполя.
Загрузка...