В 1785 году французский ученый Кулон установил количественную зависимость между силой взаимодействия двух электрических зарядов, их величине и расстоянием между ними. Для исследования взаимодействия зарядов
Кулон использовал крутильные весы, состоящие из непроводящего электрический заряд стержня, пидваженого на тонкой кварцевой нити, в стеклянном цилиндрическом сосуде. На одном конце стержня был закреплен металлический слой, на другом - противовесов. На стеклянном сосуде была нанесена шкала, которая позволяла измерять угол закручивания нити. Через отверстие в крышке сосуда ввели второй аналогичный по размерам неподвижный металлический слой. На шкале отмечают местоположение подвижного слоя. Затем слои заряжают и наблюдают угол закручивания нити. Изменяя расстояние между слоями и измеряя угол закручивания было найдено зависимость силы взаимодействия зарядов на расстоянии.
Величину заряда при постоянном расстоянии между слоями меняли следующим образом: незаряженный слой аналогичный слоям в сосуде придвигала к одному из заряженных слоев, при этом половина заряда с последнего стекала к незаряженного слоя. Таким образом была установлена зависимость между силой взаимодействия и величиной зарядов, находящихся в воздухе.
На базе сделанных измерений Кулон вывел следующее:
Сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональна произведению этих зарядов, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды.
Опыты показали, что величина силы взаимодействия наэлектризованных тел также зависит от изолирующего среды, в которой они находятся. Например, сила взаимодействия в керосине при всех равных условиях меньше, чем в вакууме, в два раза, а в воде - в 81 раз.
Величина, которая позволяет учесть влияние изолирующего среды на силу взаимодействия наэлектризованных тел, называется абсолютной диэлектрической проницаемостью среды. Сказывается εа. Чем больше эта проницаемость, тем меньше сила взаимодействия зарядов. Абсолютное диэлектрическую проницаемость среды можно представить как произведение двух величин.
где - это диэлектрическая проницаемость (или относительная диэлектрическая проницаемость), величина безмерная, зависит только от свойств среды и не зависит от выбора единиц измерения, она показывает во сколько раз сила взаимодействия между электрическими зарядами в данном среду меньше, чем в вакууме. Для вакуума = 1, для керосина - 2, стекла - 6 ÷ 8, воды - 81, воздуха - 1, бумага - 4.
- Это электрическая постоянная, или постоянная величина, она размерной и зависит только от выбора единиц измерения и не зависит от свойств среды.