Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga ja otseselt võrdeline nende laengute korrutisega (eirates laengute märki)
Erinevates keskkondades, nagu õhk ja vesi, mõjutavad kaks punktlaengut erineva tugevusega. Seda erinevust iseloomustab keskkonna suhteline dielektriline konstant. See on hästi tuntud tabeliväärtus. Õhu jaoks.
Konstant k on defineeritud kui
Coulombi jõu suund
Newtoni kolmanda seaduse järgi tekivad ühesuguse olemusega jõud paarikaupa, suuruselt võrdsed, vastassuunalised jõud. Kahe ebavõrdse laengu vastasmõju korral on jõud, millega suurem laeng mõjub väiksemale (B peal A), võrdne jõuga, millega väiksem mõjub suuremale (A peale B).
Huvitaval kombel on erinevatel füüsikaseadustel mõned ühised jooned. Meenutagem gravitatsiooniseadust. Ka gravitatsioonijõud on pöördvõrdeline kauguse ruuduga, kuid masside vahel ja tahes-tahtmata tekib mõte, et selles mustris on peidus sügav tähendus. Seni pole keegi suutnud ette kujutada gravitatsiooni ja elektrit kui sama olemuse kahte erinevat ilmingut.
Siinne jõud varieerub ka pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga, kuid elektri- ja gravitatsioonijõudude suuruse erinevus on silmatorkav. Püüdes kindlaks teha gravitatsiooni ja elektri üldist olemust, avastame, et elektrilised jõud on gravitatsioonijõududest niivõrd võimsamad, et on raske uskuda, et mõlemal on sama allikas. Kuidas saab öelda, et üks on teisest võimsam? Kõik oleneb ju sellest, milline on mass ja milline on laeng. Arutades, kui tugevalt mõjub gravitatsioon, pole sul õigust öelda: “Võtame sellise ja sellise suurusega massi,” sest valite selle ise. Aga kui me võtame selle, mida loodus ise meile pakub (tema enda arvud ja mõõdud, millel pole midagi pistmist meie tollide, aastate, meie mõõtudega), siis saame võrrelda. Võtame laetud elementaarosakese, näiteks elektroni. Kaks elementaarosakest, kaks elektroni, tõrjuvad elektrilaengu mõjul teineteist jõuga, mis on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga ja gravitatsiooni mõjul tõmbuvad nad taas üksteise külge jõuga, mis on pöördvõrdeline ruudu ruuduga. kaugus.
Küsimus: milline on gravitatsioonijõu ja elektrijõu suhe? Gravitatsioon on elektrilise tõukejõu suhtes nagu üks arvule 42 nulliga. See põhjustab sügavaimat hämmeldust. Kust võis nii suur arv tulla?
Inimesed otsivad seda tohutut koefitsienti teistest loodusnähtustest. Nad proovivad igasuguseid suuri numbreid ja kui on vaja suurt numbrit, siis miks mitte võtta näiteks Universumi läbimõõdu ja prootoni läbimõõdu suhe – üllataval kombel on see ka 42 nulliga arv. Ja nii nad ütlevad: võib-olla on see koefitsient võrdne prootoni läbimõõdu ja universumi läbimõõdu suhtega? See on huvitav idee, kuid universumi järk-järgult paisudes peab muutuma ka gravitatsioonikonstant. Kuigi seda hüpoteesi pole veel ümber lükatud, pole meil selle kasuks mingeid tõendeid. Vastupidi, mõned tõendid viitavad sellele, et gravitatsioonikonstant ei muutunud sel viisil. See tohutu arv jääb tänapäevani saladuseks.
Laengud ja elekter on terminid, mis on vajalikud nendel juhtudel, kui täheldatakse laetud kehade vastasmõju. Tõuke- ja külgetõmbejõud näivad lähtuvat laetud kehadest ja levivad samaaegselt kõikides suundades, kaugusega järk-järgult tuhmudes. Selle jõu avastas kunagi kuulus prantsuse loodusteadlane Charles Coulomb ja reeglit, mille järgi laetud kehad järgivad, on sellest ajast alates nimetatud Coulombi seaduseks.
Charlesi ripats
Prantsuse teadlane sündis Prantsusmaal, kus ta sai suurepärase hariduse. Ta rakendas omandatud teadmisi aktiivselt inseneriteadustes ja andis olulise panuse mehhanismide teooriasse. Coulomb on tööde autor, mis uurisid tuulikute tööd, erinevate konstruktsioonide statistikat ja niitide väändumist välisjõudude mõjul. Üks neist töödest aitas avastada Coulombi-Amontoni seadust, mis selgitab hõõrdeprotsesse.
Kuid Charles Coulomb andis oma peamise panuse staatilise elektri uurimisse. Selle prantsuse teadlase katsed ajendasid teda mõistma üht füüsika põhiseadust. Just talle võlgneme teadmised laetud kehade vastasmõju olemusest.
Taust
Tõmbe- ja tõukejõud, millega elektrilaengud üksteisele mõjuvad, on suunatud piki laetud kehasid ühendavat sirgjoont. Vahemaa suurenedes see jõud nõrgeneb. Sajand pärast seda, kui Isaac Newton avastas oma universaalse gravitatsiooniseaduse, uuris prantsuse teadlane Charles Coulomb eksperimentaalselt laetud kehade vastastikuse mõju põhimõtet ja tõestas, et sellise jõu olemus on sarnane gravitatsioonijõududega. Veelgi enam, nagu selgus, käituvad elektriväljas interakteeruvad kehad samamoodi nagu kõik gravitatsiooniväljas massiga kehad.
Coulombi seade
Seadme skeem, millega Charles Coulomb mõõtmisi tegi, on näidatud joonisel:
Nagu näete, ei erine see disain sisuliselt seadmest, mida Cavendish omal ajal gravitatsioonikonstandi väärtuse mõõtmiseks kasutas. Peenikesele keermele riputatud isoleervarras lõpeb metallkuuliga, millele antakse teatud elektrilaeng. Teine metallkuul tuuakse kuulile lähemale ja selle lähenedes mõõdetakse vastasmõju jõudu keerme keerdumise astme järgi.
Coulombi eksperiment
Coulomb pakkus välja, et tol ajal juba tuntud Hooke'i seadust saab rakendada jõule, millega niit keerdub. Teadlane võrdles jõu muutumist ühe palli erineval kaugusel teisest ja leidis, et vastasmõju jõud muudab selle väärtust pöördvõrdeliselt kuulidevahelise kauguse ruuduga. Ripats suutis muuta laetud kuuli väärtusi q-lt q/2-le, q/4-le, q/8-le ja nii edasi. Iga laengu muutusega muutis interaktsioonijõud oma väärtust proportsionaalselt. Nii sõnastati järk-järgult reegel, mida hiljem nimetati "Coulombi seaduseks".
Definitsioon
Prantsuse teadlane tõestas katseliselt, et jõud, millega kaks laetud keha interakteeruvad, on võrdelised nende laengute korrutisega ja pöördvõrdelised laengute vahelise kauguse ruuduga. See väide on Coulombi seadus. Matemaatilises vormis saab seda väljendada järgmiselt:
Selles väljendis:
- q - tasu suurus;
- d on laetud kehade vaheline kaugus;
- k on elektriline konstant.
Elektrikonstandi väärtus sõltub suuresti mõõtühiku valikust. Kaasaegses süsteemis mõõdetakse elektrilaengu suurust kulonides ja elektrikonstanti vastavalt njuutonites × m 2 / kulon 2.
Hiljutised mõõtmised on näidanud, et see koefitsient peaks võtma arvesse selle keskkonna dielektrilist konstanti, milles katse läbi viiakse. Nüüd näidatakse väärtust suhte k=k 1 /e kujul, kus k 1 on meile juba tuttav elektrikonstant, mitte aga dielektrilise konstandi näitaja. Vaakumtingimustes on see väärtus võrdne ühtsusega.
Järeldused Coulombi seadusest
Teadlane katsetas erineva laengukogusega, testides erineva laenguga kehade vastastikmõju. Muidugi ei osanud ta elektrilaengut üheski ühikus mõõta – tal puudusid nii teadmised kui ka vastavad instrumendid. Charles Coulomb suutis mürsu eraldada, puudutades laetud kuuli laenguta kuuliga. Nii sai ta alglaengu murdarvud. Mitmed katsed on näidanud, et elektrilaeng säilib ja vahetus toimub ilma laengu suurust suurendamata või vähendamata. See aluspõhimõte on elektrilaengu jäävuse seaduse aluseks. Nüüdseks on tõestatud, et seda seadust järgitakse nii elementaarosakeste mikromaailmas kui ka tähtede ja galaktikate makromaailmas.
Coulombi seaduse täitmiseks vajalikud tingimused
Seaduse täpsemaks rakendamiseks peavad olema täidetud järgmised tingimused:
- Tasud peavad olema punkttasud. Teisisõnu peaks vaadeldud laetud kehade vaheline kaugus olema palju suurem kui nende suurus. Kui laetud kehad on sfäärilise kujuga, siis võime eeldada, et kogu laeng asub punktis, mis on kera keskpunkt.
- Mõõdetud kehad peavad olema liikumatud. Vastasel juhul mõjutavad liikuvat laengut arvukad välistegurid, näiteks Lorentzi jõud, mis annab laetud kehale täiendava kiirenduse. Ja ka liikuva laetud keha magnetväli.
- Vaadeldavad kehad peavad olema vaakumis, et vältida õhumassivoolude mõju vaatlustulemustele.
Coulombi seadus ja kvantelektrodünaamika
Kvantelektrodünaamika seisukohalt toimub laetud kehade vastastikmõju virtuaalsete footonite vahetuse kaudu. Selliste mittejälgitavate osakeste ja nullmassi, kuid mitte nulllaengu olemasolu kinnitab kaudselt määramatuse printsiip. Selle põhimõtte kohaselt võib virtuaalne footon eksisteerida sellise osakese emissiooni ja selle neeldumise hetkede vahel. Mida väiksem on kehade vaheline kaugus, seda vähem aega kulub footonil tee läbimiseks, seega seda suurem on kiiratavate footonite energia. Vaadeldavate laengute väikesel kaugusel võimaldab määramatuse printsiip nii lühi- kui ka pikalaineliste osakeste vahetust ning suurte vahemaade korral lühilaine footonid vahetuses ei osale.
Kas Coulombi seaduse rakendamisel on piiranguid?
Coulombi seadus selgitab täielikult kahe punktlaengu käitumist vaakumis. Kuid reaalsete kehade puhul tuleks arvestada laetud kehade mahulisi mõõtmeid ja vaatlust teostava keskkonna omadusi. Näiteks on mõned teadlased täheldanud, et keha, mis kannab väikest laengut ja on sunnitud teise suure laenguga objekti elektrivälja, hakkab selle laengu poole tõmbama. Sel juhul ebaõnnestub väide, et sarnaselt laetud kehad tõrjuvad üksteist ja vaadeldavale nähtusele tuleks otsida muud seletust. Tõenäoliselt ei räägi me Coulombi seaduse või elektrilaengu jäävuse põhimõtte rikkumisest – võimalik, et vaatleme seni lõpuni uurimata nähtusi, mida teadus suudab veidi hiljem selgitada.
Nii nagu Newtoni mehaanikas toimub gravitatsiooniline vastastikmõju alati massiga kehade vahel, nii on ka elektrodünaamikas elektriline interaktsioon omane elektrilaengutega kehadele. Elektrilaeng on tähistatud sümboliga “q” või “Q”.
Võib isegi öelda, et elektrilaengu q mõiste elektrodünaamikas on mõneti sarnane gravitatsioonimassi m kontseptsiooniga mehaanikas. Kuid erinevalt gravitatsioonilisest massist iseloomustab elektrilaeng kehade ja osakeste omadust avaldada jõulist elektromagnetilist vastasmõju ning need vastasmõjud, nagu te aru saate, ei ole gravitatsioonilised.
Elektrilaengud
Inimese kogemused elektrinähtuste uurimisel sisaldavad palju katsetulemusi ja kõik need faktid võimaldasid füüsikutel jõuda elektrilaengute kohta järgmistele selgetele järeldustele:
1. Elektrilaenguid on kahte tüüpi – neid saab tinglikult jagada positiivseteks ja negatiivseteks.
2. Elektrilaenguid saab ühelt laetud objektilt teisele üle kanda: näiteks kehade omavahel kokku puutudes - nende vahel laengut saab jagada. Pealegi pole elektrilaeng sugugi keha kohustuslik komponent: erinevatel tingimustel võib ühel ja samal objektil olla erineva suuruse ja märgiga laeng või laeng puududa. Seega ei ole laeng midagi kandjale omast ja samas ei saa laeng eksisteerida ilma laengukandjata.
3. Kui gravitatsioonikehad tõmbavad alati üksteise poole, võivad elektrilaengud üksteist nii meelitada kui ka tõrjuda. Nagu laengud tõmbavad üksteist, nagu laengud tõrjuvad üksteist.
Elektrilaengu jäävuse seadus on põhiline loodusseadus, see kõlab nii: "Isoleeritud süsteemi kõigi kehade laengute algebraline summa jääb konstantseks." See tähendab, et suletud süsteemi sees ei saa tekkida või kaduda ainult ühe märgi laenguid.
Tänapäeval on teaduslik seisukoht, et algselt on laengukandjad elementaarosakesed. Elementaarosakesed neutronid (elektriliselt neutraalsed), prootonid (positiivselt laetud) ja elektronid (negatiivselt laetud) moodustavad aatomeid.
Prootonid ja neutronid moodustavad aatomite tuumad ja elektronid aatomite kestad. Elektroni ja prootoni laengute moodulid on suurusjärgus võrdsed elementaarlaenguga e, kuid nende osakeste laengud on märgilt vastupidised.
Mis puudutab elektrilaengute otsest vastastikmõju, siis 1785. aastal kehtestas ja kirjeldas prantsuse füüsik Charles Coulomb eksperimentaalselt selle elektrostaatika põhiseaduse, mis on põhiline loodusseadus, mis ei tulene ühestki teisest seadusest. Teadlane uuris oma töös statsionaarsete punktlaenguga kehade vastasmõju ning mõõtis nende vastastikuse tõuke- ja külgetõmbejõude.
Coulomb tegi eksperimentaalselt kindlaks järgmise: "Statsionaarsete laengute vastastikmõju jõud on otseselt võrdeline moodulite korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga."
See on Coulombi seaduse sõnastus. Ja kuigi punktlaenguid looduses ei eksisteeri, saab selle Coulombi seaduse sõnastuse raames rääkida nendevahelisest kaugusest ainult punktlaengute puhul.
Tegelikult, kui kehade vahelised kaugused ületavad oluliselt nende suurusi, siis ei mõjuta laetud kehade suurus ega kuju eriti nende koostoimet, mis tähendab, et selle ülesande jaoks mõeldud kehasid võib õigustatult pidada punktitaolisteks.
Vaatleme seda näidet. Riputame paar laetud palli nööridele. Kuna nad on kuidagi laetud, siis nad kas tõrjuvad üksteist või tõmbavad üksteist ligi. Kuna jõud on suunatud piki neid kehasid ühendavat sirgjoont, on need jõud kesksed.
Iga laengu teisele osale mõjuvate jõudude tähistamiseks kirjutame: F12 on teise laengu mõjujõud esimesele, F21 on esimese laengu mõjujõud teisele, r12 on raadius vektor teisest punktlaengust esimesse. Kui laengutel on sama märk, siis on jõud F12 raadiuse vektori suhtes samasuunaline, aga kui laengutel on erinevad märgid, siis F12 on suunatud raadiuse vektori vastassuunas.
Punktlaengute vastastikuse mõju seadust (Coulombi seadust) kasutades saate nüüd leida interaktsioonijõu mis tahes punktlaengute või punktlaengute kehade jaoks. Kui kehad ei ole punktitaolised, jagunevad nad vaimselt kriidielementideks, millest igaüks võib segi ajada punktlaenguga.
Pärast kõigi väikeste elementide vahel mõjuvate jõudude leidmist liidetakse need jõud geomeetriliselt ja leitakse tekkiv jõud. Elementaarosakesed interakteeruvad üksteisega ka vastavalt Coulombi seadusele ja tänaseni pole täheldatud selle elektrostaatika põhiseaduse rikkumisi.
Kaasaegses elektrotehnikas pole valdkonda, kus Coulombi seadus ühel või teisel kujul ei töötaks. Alustades elektrivoolust, lõpetades lihtsalt laetud kondensaatoriga. Eriti need valdkonnad, mis on seotud elektrostaatikaga – need on 100% seotud Coulombi seadusega. Vaatame vaid mõnda näidet.
Lihtsaim juhtum on dielektriku kasutuselevõtt. Laengute vastastikmõju vaakumis on alati suurem kui samade laengute vastastikmõju tingimustes, kui nende vahel asub mingisugune dielektrik.
Söötme dielektriline konstant on täpselt suurus, mis võimaldab meil kvantifitseerida jõudude väärtusi, sõltumata laengute ja nende suuruste vahelisest kaugusest. Piisab, kui jagada vaakumis olevate laengute vastasmõju jõud sisestatud dielektriku dielektrilise konstandiga - saame vastasmõju jõu dielektriku juuresolekul.
Komplekssed uurimisseadmed – laetud osakeste kiirendi. Laetud osakeste kiirendite töö põhineb elektrivälja ja laetud osakeste vastasmõju nähtusel. Elektriväli töötab kiirendis, suurendades osakese energiat.
Kui vaadelda siin kiirendatud osakest punktlaenguna ja kiirendi kiirendava elektrivälja mõju teistest punktlaengutest tuleneva kogujõuna, siis on sel juhul täielikult järgitud Coulombi seadust. Magnetväli suunab osakest ainult Lorentzi jõu abil, kuid ei muuda selle energiat, vaid määrab ainult osakeste liikumise trajektoori kiirendis.
Elektrilised kaitsekonstruktsioonid. Olulised elektripaigaldised on alati varustatud esmapilgul sellise lihtsa asjaga nagu piksevarras. Ja piksevarras ei saa oma tööd teha ilma Coulombi seadust järgimata. Äikese ajal tekivad Maale suured indutseeritud laengud – Coulombi seaduse järgi tõmmatakse need äikesepilve suunas. Selle tulemusena tekib Maa pinnal tugev elektriväli.
Selle välja intensiivsus on eriti suur teravate juhtide läheduses ja seetõttu süttib piksevarda teravas otsas koroonalahendus – Maalt lähtuv laeng kipub Coulombi seadust järgides tõmbuma ligi vastupidisele laengule. äikesepilv.
Piksevarda läheduses olev õhk on koroonalahenduse tagajärjel tugevalt ioniseeritud. Selle tulemusena väheneb elektrivälja tugevus tipu lähedal (nagu ka mistahes juhi sees), indutseeritud laengud ei saa hoonele koguneda ja välgu tekkimise tõenäosus väheneb. Kui välk juhtub piksevarda tabama, läheb laeng lihtsalt Maa sisse ega kahjusta paigaldust.
Coulombi seadus on seadus, mis kirjeldab punktelektrilaengute vahelisi vastastikmõjusid.
Kahe punktlaengu vastastikmõju jõu moodul vaakumis on võrdeline nende laengute moodulite korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga.
Vastasel juhul: laengud kahe punktiga vaakum mõjuvad üksteisele jõududega, mis on võrdelised nende laengute moodulite korrutisega, pöördvõrdelised nendevahelise kauguse ruuduga ja on suunatud piki neid laenguid ühendavat sirgjoont. Neid jõude nimetatakse elektrostaatilisteks (Coulomb).
Oluline on märkida, et selleks, et seadus oleks tõene, on vaja:
punktlaenguid - see tähendab, et laetud kehade vaheline kaugus on nende suurusest palju suurem - aga saab tõestada, et kahe ruumiliselt jaotatud laengu vastastikmõju sfääriliselt sümmeetrilise mittelõikava ruumilise jaotusega on võrdne laengu jõuga. sfäärilise sümmeetria tsentrites paikneva kahe ekvivalentse punktlaengu vastastikmõju;
nende liikumatus. Vastasel juhul jõustuvad täiendavad efektid: magnetväli liikuv laeng ja vastav lisa Lorentzi jõud, mis toimib teisel liikuval laengul;
interaktsioon sisse vaakum.
Kuid mõningate kohandustega kehtib seadus ka laengute vastastikmõjude ja liikuvate laengute suhtes.
Vektorkujul on C. Coulombi sõnastuses seadus kirjutatud järgmiselt:
kus on jõud, millega laeng 1 mõjub laengule 2; - laengute suurus; - raadiuse vektor (vektor, mis on suunatud laengust 1 laengule 2 ja on absoluutväärtuses võrdne laengute vahelise kaugusega - ); - proportsionaalsuskoefitsient. Seega näitab seadus, et sarnased laengud tõrjuvad (ja erinevalt laengud tõmbavad).
IN SSSE üksus tasu valitakse nii, et koefitsient k võrdne ühega.
IN Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem (SI)üks põhiühikutest on üksus elektrivoolu tugevus amper, ja laengu ühik on ripats- selle tuletis. Ampri väärtus on määratletud nii, et k= c 2 10 −7 Gn/m = 8,9875517873681764 10 9 N m 2 / Cl 2 (või Ф −1 m). SI koefitsient k on kirjutatud järgmiselt:
kus ≈ 8,854187817·10 −12 F/m - elektriline konstant.
Elektri kontseptsioon. Elektrifitseerimine. Juhid, pooljuhid ja dielektrikud. Elementaarlaeng ja selle omadused. Coulombi seadus. Elektrivälja tugevus. Superpositsiooni põhimõte. Elektriväli kui vastastikmõju ilmingud. Elementaardipooli elektriväli.
Termin elekter pärineb kreekakeelsest sõnast elektron (merevaigukollane).
Elektrifitseerimine on elektrienergia kehasse edastamise protsess.
tasu. Selle termini võttis 16. sajandil kasutusele inglise teadlane ja arst Gilbert.
ELEKTRILAENG ON FÜÜSIKALINE SKALAARKOGUS, MIS ISELOOMUSTAB KEHADE VÕI OSAKESTE OMADUSED SISESTAMISEKS JA ELEKTROMAGNETILISED INTERAKTSIOONID NING MÄÄRAB NENDE KOOSTISKOHTLUSTE TUGUSE JA ENERGIA.
Elektrilaengute omadused:
1. Looduses on kahte tüüpi elektrilaenguid. Positiivne (esineb vastu nahka hõõrutud klaasil) ja negatiivne (esineb karusnaha vastu hõõrutud eboniidil).
2. Nagu laengud tõrjuvad, erinevalt laengud tõmbavad.
3. Elektrilaeng EI OLEMAS ILMA LAENGU KANDJA OSAKESTETA (elektron, prooton, positron jne.) Näiteks ei saa elektrilaengut eemaldada elektronilt ja teistelt laetud elementaarosakestelt.
4. Elektrilaeng on diskreetne, s.t. mis tahes keha laeng on täisarv elementaarne elektrilaeng e(e = 1,6 10-19 °C). Elektron (st.= 9,11 10 -31 kg) ja prooton (t p = 1,67 10 -27 kg) on vastavalt elementaarsete negatiivsete ja positiivsete laengute kandjad. (Teada on osakesed, millel on murdosa elektrilaeng: – 1/3 e ja 2/3 e – See kvargid ja antikvargid , kuid neid ei leitud vabas olekus).
5. Elektrilaeng – suurusjärk relativistlikult muutumatu , need. ei sõltu võrdlusraamist, mis tähendab, et see ei sõltu sellest, kas see laeng liigub või puhkab.
6. Katseandmete üldistusest tehti kindlaks põhiline loodusseadus - laengu jäävuse seadus: algebraline summa
Mis tahes suletud süsteemi elektrilaengute MA(süsteem, mis ei vaheta tasusid välisorganitega) jääb muutumatuks olenemata sellest, millised protsessid selles süsteemis toimuvad.
Seaduse kinnitas katseliselt 1843. aastal inglise füüsik
M. Faraday ( 1791-1867) ja teised, mida kinnitab osakeste ja antiosakeste sünd ja hävimine.
Elektrilaengu ühik (tuletatud ühik, kuna see määratakse vooluühiku kaudu) - ripats (C): 1 C - elektrilaeng,
läbides voolutugevusel 1 A 1 s jooksul juhi ristlõiget.
Kõik looduses olevad kehad on võimelised elektrifitseerima, s.t. omandada elektrilaeng. Kehade elektrifitseerimist saab läbi viia mitmel viisil: kontakt (hõõrdumine), elektrostaatiline induktsioon
jne. Iga laadimisprotsess taandub laengute eraldamisele, mille käigus ühele kehale (või kehaosale) tekib liigne positiivne laeng ja teisele (või keha teisele osale) liigne negatiivne laeng. keha). Kummagi laipades sisalduva märgi laengute koguarv ei muutu: need laengud jagunevad vaid kehade vahel ümber.
Kehade elektrifitseerimine on võimalik, kuna kehad koosnevad laetud osakestest. Kehade elektrifitseerimise protsessis võivad vabas olekus olevad elektronid ja ioonid liikuda. Prootonid jäävad tuumadesse.
Sõltuvalt vabade laengute kontsentratsioonist jagunevad kehad juhid, dielektrikud ja pooljuhid.
Dirigendid- kehad, milles elektrilaeng võib seguneda kogu oma mahu ulatuses. Dirigendid jagunevad kahte rühma:
1) esimest tüüpi dirigendid (metallid) - ülekanne
nende laengutega (vabad elektronid) ei kaasne keemiline
teisendused;
2) teist tüüpi dirigendid (näiteks sulasoolad, ra-
hapete lahused) - laengute (positiivsete ja negatiivsete) ülekandmine neisse
ioonid) põhjustab keemilisi muutusi.
Dielektrikud(näiteks klaas, plast) - kehad, milles tasuta tasusid praktiliselt pole.
Pooljuhid (näiteks germaanium, räni) hõivavad
vaheasend juhtide ja dielektrikute vahel. Selline kehade jagunemine on väga tinglik, kuid vabade laengute kontsentratsioonide suur erinevus neis põhjustab nende käitumises suuri kvalitatiivseid erinevusi ja seetõttu õigustab kehade jaotamist juhtideks, dielektrikuteks ja pooljuhtideks.
ELEKTROSTAATIKA- statsionaarsete laengute teadus
Coulombi seadus.
Interaktsiooni seadus fikseeritud punkt elektrilaengud
Katseliselt paigaldas 1785. aastal Sh. Coulombi torsioonkaalude abil.
sarnased nendega, mida G. Cavendish kasutas gravitatsioonikonstandi määramiseks (varem avastas selle seaduse G. Cavendish, kuid tema töö jäi tundmatuks üle 100 aasta).
punktitasu, nimetatakse laetud kehaks või osakeseks, mille mõõtmed võib nende kaugusega võrreldes tähelepanuta jätta.
Coulombi seadus: kahe paikneva statsionaarse punktlaengu vastasmõju jõud vaakumis proportsionaalne tasudega q 1 Ja q2, ja on pöördvõrdeline nendevahelise kauguse r ruuduga :
k - proportsionaalsustegur sõltuvalt süsteemi valikust
SI-s 
Suurusjärk ε 0 helistas elektriline konstant; see viitab
number põhilised füüsikalised konstandid ja on võrdne:
ε 0 = 8,85 ∙10 -12 Cl 2 /N∙m 2
Vektorkujul on Coulombi seadus vaakumis järgmine:
kus on raadiuse vektor, mis ühendab teist laengut esimesega, F 12 on jõud, mis mõjub teisest laengust esimesele.
Coulombi seaduse täpsus suurtel vahemaadel, kuni
10 7 m, mis loodi satelliitide abil magnetvälja uurimisel
maalähedases ruumis. Selle rakendamise täpsus lühikestel vahemaadel, kuni 10 -17 m, mida kontrollisid elementaarosakeste interaktsiooni katsed.
Coulombi seadus keskkonnas
Kõigis meediumites on Coulombi interaktsiooni jõud väiksem kui vastasmõju jõud vaakumis või õhus. Füüsikalist suurust, mis näitab, mitu korda on elektrostaatilise vastasmõju jõud vaakumis suurem kui antud keskkonnas, nimetatakse keskkonna dielektriliseks konstandiks ja seda tähistatakse tähega ε.
ε = F vaakumis / F keskkonnas
Coulombi seadus üldkujul SI-s:
Coulombi jõudude omadused.
1. Coulombi jõud on keskse tüüpi jõud, sest suunatud piki laenguid ühendavat sirgjoont
Coulombi jõud on külgetõmbejõud, kui laengute märgid on erinevad ja tõukejõud, kui laengute märgid on samad
3. Newtoni 3. seadus kehtib Coulombi jõudude kohta
4. Coulombi jõud alluvad sõltumatuse ehk superpositsiooni põhimõttele, sest kahe punktlaengu vastastikmõju jõud ei muutu, kui läheduses ilmuvad teised laengud. Teatud laengule mõjuv elektrostaatilise vastastikmõju tekkiv jõud on võrdne antud laengu vastastikmõju jõudude vektorsummaga süsteemi iga laenguga eraldi.
F= F 12 + F 13 + F 14 + ∙∙∙ +F 1 N
Laengute vahelised vastasmõjud toimuvad elektrivälja kaudu. Elektriväli on aine olemasolu erivorm, mille kaudu toimub elektrilaengute vastastikmõju. Elektriväli avaldub selles, et see mõjub jõuga mis tahes muule sellesse välja toodud laengule. Statsionaarsete elektrilaengute tekitatud elektrostaatiline väli levib ruumis lõpliku kiirusega c.
Elektrivälja tugevusomadust nimetatakse pingeks.
Pinged elektriline teatud punktis on füüsikaline suurus, mis võrdub jõu ja selle laengu mooduli suhtega, millega väli teatud punkti asetatud positiivsele testlaengule mõjub.
Punktlaengu väljatugevus q:
Superpositsiooni põhimõte: antud ruumipunktis laengute süsteemi poolt tekitatud elektrivälja tugevus võrdub iga laenguga eraldi (muude laengute puudumisel) selles punktis tekitatud elektrivälja tugevuste vektorsummaga.