Divas punktu nodevas darbojas viens otram ar spēku, kas ir apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātmetriem, un tas ir tieši proporcionāls viņu maksas darbam (izņemot maksas zīmi)

Dažādās vidēs, piemēram, gaisā un ūdenī, divi punkti mijiedarbojas ar dažādām stiprajām pusēm. Relatīvs dielektriskā konstante Medumi raksturo šo atšķirību. Tā ir labi zināma tabulas vērtība. Gaisam.

Konstante k ir definēts kā

Coulomb spēku virziens

Saskaņā ar newton trešo likumu, spēki vienas dabas rodas pa pāriem, kas ir vienāda lieluma, pretī virzienam. Ja mijiedarbojas ar diviem nevienlīdzīgiem lādiņiem, spēku, ar kuru lielāka maksa Tas darbojas uz mazāku (a), ir vienāds ar spēku, ar kuru mazāki darbojas lielāki (un b).

Interesanti, ka dažādas fizikas likumi ir dažas kopīgas iezīmes. Atgādināt smaguma likumu. Gravitācijas spēks ir arī apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātveida, bet jau starp masām, un ideja ir nejauši rodas, ka šajā modelī ir saistīta dziļa nozīme. Līdz šim ikvienam ir izdevies iesniegt daudz un elektrību kā divas dažādas pašas vienības izpausmes.

Stiprums un šeit tas mainās uz ceļa kvadrātu, bet elektrisko spēku un spēku lieluma atšķirība ir pārsteidzoša. Mēģina noteikt elektroenerģijas un elektroenerģijas kopējo raksturu, mēs atklājam šādu pārākumu elektrisko spēku kapa spēkiem, ka ir grūti noticēt, ka tie un otrs un tas pats avots. Kā mēs varam teikt, ka viens darbojas spēcīgāk nekā otrs? Galu galā, tas viss ir atkarīgs no tā, kāda ir masa un kāda ir maksa. Labojot, cik daudz faktiski darbojas, jums nav tiesību teikt: "Veikt daudz šādu vērtību,", jo jūs to izvēlaties pats. Bet, ja mēs ņemam, kāda daba piedāvā mums (savus numurus un pasākumus, kuriem nav nekāda sakara ar mūsu collām, gadiem, ar mūsu pasākumiem), tad mēs varam salīdzināt. Mēs veiksim elementāru uzlādētu daļiņu, piemēram, kā elektronu. Divi elementāras daļiņas, divi elektroni, sakarā ar elektrisko lādiņu atvairīt viens otru ar spēku, apgriezti proporcionāla kvadrātveida attāluma starp tiem, un sakarā ar smaguma, tie ir piesaistīti viens otru atkal ar spēku, apgriezti proporcionāls laukumam kvadrāts.

Jautājums: Kāda ir spēka attiecības elektroenerģija? Komunikācija attiecas uz elektrisko atbaidīšanu, kā vienību uz numuru ar 42 nullēm. Tas izraisa visdziļāko mulsumu. Kur varētu nākt šo milzīgo skaitu?

Cilvēki meklē šo milzīgo koeficientu citās dabas parādībā. Viņi pārvieto visu veidu lielus skaitļus, un, ja jums ir nepieciešams liels skaits, kāpēc neņemiet, piemēram, visuma diametra attiecība pret protonu diametru - vai pārsteidzoši, tas ir arī numurs ar 42 nullēm. Un tāpēc viņi saka: varbūt šis koeficients ir vienāds ar protonu diametra attiecību pret Visuma diametru? Tas ir interesanta doma, bet, tā kā Visums pakāpeniski paplašinās, pastāvīga smaguma jāmaina. Lai gan šī hipotēze vēl nav atspēkota, mums nav pierādījumu viņas labā. Gluži pretēji, daži pierādījumi liecina, ka pastāvīga smaguma nav mainījusies šādā veidā. Tas ir milzīgs skaits līdz šai dienai paliek noslēpums.

Elektriskais lādiņš - tas ir fizisks skalāra vērtībaNoteicot struktūru spēju būt elektromagnētisko lauku avotam un piedalīties elektromagnētiskajā mijiedarbībā. Pirmo reizi Coulomb likumā tika ieviesta elektriskā maksa 1785. gadā.

Vienības mērvienība ir kulons - elektriskā lādiņa, kas iet caur vada šķērsgriezumu pašreizējā 1 un 1 s laikā. Viens kulons ir ļoti liels. Ja divus iekasēšanas pārvadātājus (Q1 \u003d Q2 \u003d 1 cl) tika ievietoti vakuumā 1 m attālumā, tie mijiedarbojas ar spēku 9 · 109 h, t.i. Ar spēku, ar kuru zemes gravitācija piesaistītu objektu ar lielu aptuveni 1 miljonu tonnu.

Jebkura sistēmas struktūru elektriskā maksa sastāv no vesela skaitļa elementārās maksasVienāds ar aptuveni 1,6 · 10 -19 cl sistēmā SI vai 4.8 · 10 -10 vienībās. SGSE. Elektriskie uzlādes pārvadātāji ir elektriski uzlādēti elementārās daļiņas. Mazākais masas izturīgs brīvajā daļā ar vienu negatīvu elementāru elektrisko lādiņu ir elektrons (tās masa ir 9.11 · 10-31 kg).

Slēgtās sistēmas elektriskā lādiņa tiek saglabāta laikā un kvantitā - izmaiņām porcijās, vairākās elementārās elektriskās maksas, tas ir, citiem vārdiem sakot, algebriskā summa elektrisko lādiņu struktūru vai daļiņu veido elektriski izolēta sistēma nemainās ar jebkuru procesi, kas notiek šajā sistēmā.

Punkts jāmaksā - idealizācija ievadīta, lai vienkāršotu aprakstu lauka uzlādēto ķermeņa vai ķermeņa sistēmas. Dažreiz tas ir definēts arī kā elektriski uzlādēts materiāls.

Vairāk vienkārši vārdi, Punkts maksa ir maksa, kas lielums pārvadātāja, kura salīdzinājumā ar attālumu, kurā tiek uzskatīts elektrostatisko mijiedarbību, var atstāt novārtā.

Tas ir paredzēts, ka tiek formulēts Coulon likums.

Kulona likums. - Tas ir likums, kas apraksta stiprās mijiedarbības starp punktu elektriskajām nodevām.

Charlel kulons tika atvērts 1785. Pēc veikt lielu eksperimentu ar metāla bumbiņām, Charles kulons sniedza šādu formulējumu likuma:

Divu punktu maksājumu mijiedarbības spēka modulis vakuumā ir tieši proporcionāls šo maksas moduļu produkts un apgriezti proporcionāls attāluma kvadrātmetram.

Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai likums būtu uzticīgs, tas ir nepieciešams:

Rīcības ieskatiem - tas ir, attālums starp uzlādētajām iestādēm ir daudz lielāks nekā to izmēri - tomēr var pierādīt, ka divu tilpuma mijiedarbības mijiedarbība ar sfēriski simetriskiem ne-gaistošiem telpiskajiem sadalījumiem ir vienāda ar mijiedarbību ar divām ekvivalenta maksām, kas novietotas sfēriskajos simetrijas centros;

To nekondrukt. Pretējā gadījumā stājas spēkā papildu sekas: magnētiskais lauks pārvietojas un atbilstošo papildu spēku Lorentz, rīkojoties citā kustībā;

Mijiedarbība vakuumā.

Vector formā S. Kulon formulējumā likums ir uzrakstīts šādi:

kur - spēks, ar kuru maksa 1 ir derīga uzlādei 2; - maksas lielums; - rādiusa vektors (vektors, kas vērsts no maksas 1, lai uzlādētu 2, un vienāds, modulis, attālums starp maksājumiem -); - proporcionalitātes koeficients. Tādējādi likums norāda, ka tie paši maksājumi tiek nožēloti (un attiecīgā - piesaistīt).

Starptautiskajā vienību (-u) sistēmā viena no galvenajām vienībām ir spēka vienība elektriskā strāva Ampere, un maksa par to ir kulons, kas iegūts no tā. Amperes daudzums ir noteikts tā, ka k. \u003d C 2 · 10 -7 gn / m \u003d 8,9875517873681764 · 10 9 n · m 2 / cl 2 (vai F -1 · m).

SI koeficientā k. Ierakstīts veidlapā:

kur ≈ 8,854187817 · 10-12 f / m ir pastāvīgs.

Elektrisko nodevu mijiedarbību apraksta Culon likums, kas apgalvo, ka divu atpūtas punktu mijiedarbības stiprums vakuumā ir vienāda ar

ja vērtību sauc par elektrisko konstantu, vērtības dimensija tiek samazināta līdz dimensijas dimensijas ātrumam elektriskā jauda (Farad). Elektriskie maksājumi Ir divi veidi, kas nosacīti tiek izsaukti pozitīvi un negatīvi. Kā rāda rāda, maksājumi ir piesaistīti, ja tie ir atšķirīgi un atvairīt, ja tie paši nosaukumi.

Jebkurā makroskopiskajā ķermenī ir milzīgs elektrisko lādiņu, jo tās ir daļa no visām atomiem: elektroni ir negatīvi iekasēti, atomu kodoli iekļautie protoni ir pozitīvi. Tomēr lielākā daļa struktūru, ar kuriem mēs esam darījumi, nav jāmaksā, jo atomos iekļautie elektronu un protonu skaits ir vienādi, un to izmaksas absolūtā vērtībā ir precīzi sakrīt. Tomēr iestādes var iekasēt, ja jūs izveidojat elektronu pārpalikumu vai trūkumu, salīdzinot ar protoniem. Lai to izdarītu, ir jānodod elektroni, kas ir daļa no kāda ķermeņa, citas struktūras. Tad radīsies pirmais elektronu trūkums, un attiecīgi pozitīva maksa, otrais ir negatīvs. Šāda veida procesi, jo īpaši, ar frikciju par telts par otru.

Ja maksājumi ir dažā vidē, kas aizņem visu telpu, to mijiedarbības stiprums ir vājināts salīdzinājumā ar to mijiedarbības stiprumu vakuumā, un šī vājināšanās nav atkarīga no maksu vērtībām un attāluma starp tiem, un atkarīgs no vides īpašībām. No vidēja raksturojums, kas parāda, cik reižu stiprums mijiedarbību šajā vidē, ir vājināta, salīdzinot ar stiprumu to mijiedarbību vakuumā, sauc par dielektrisko konstantu šīs informācijas nesēja, un, kā likums, ir norādīts ar vēstuli. Cool formula vidē ar dielektrisko konstantu

Ja nav divu, un lielāks skaits punktu nodevu, lai atrastu spēkus, kas darbojas šajā sistēmā, tiek izmantots likums, ko sauc par principu superposition 1. . Superposition princips apgalvo, ka, lai atrastu spēku, kas darbojas vienā no maksām (piemēram, par maksu) trīs punktu maksājuma sistēmā, un būtu jādara šādi. Vispirms mums ir nepieciešams, lai garīgi noņemtu maksu un pēc Culon likuma, lai atrastu jaudu, kas darbojas uz maksas no atlikušās maksas puses. Tad jums vajadzētu noņemt maksu un atrast jaudu, kas darbojas uz maksas no maksas puses. Vector summa spēku un dos vēlamo spēku.

Superpozīcijas princips dod recepti iekšējo iekasēto struktūru mijiedarbības spēku meklēšanai. Tai ir garīgi sadalīt katru ķermeņa daļu, kuras var uzskatīt par punktu, saskaņā ar Coulon likumu atrast to mijiedarbības spēku ar punktu daļām, kas sadalīti pa otro ķermeni, apkopot iegūto vektoru. Ir skaidrs, ka šāda procedūra ir matemātiski ļoti sarežģīta, ja tikai tāpēc, ka ir nepieciešams pievienot bezgalīgo vektoru skaitu. Matemātiskajā analīzē ir izstrādātas šādas summas metodes, bet tās nav iekļautas fizikas skolas kursā. Tāpēc, ja šāds uzdevums tiksies, tad summēšana tajā būtu viegli jāīsteno, pamatojoties uz dažiem simetrijas apsvērumiem. Piemēram, no aprakstītās summēšanas procedūras izriet, ka spēks, kas darbojas uz vietas maksas, kas ievietots vienmērīgi iekasētā sfēras centrā, ir nulle.

Turklāt skolēnam ir jāzina spēka formulas (bez produkcijas), kas darbojas uz punkta maksas no vienādas iekasētā sfēras un. \\ T bezgalīga plakne. Ja ir rādiusa sfēra, vienmērīgi iekasēta maksa, un punktu uzlāde, kas atrodas attālumā no sfēras centra, tad mijiedarbības spēka vērtība ir vienāda

ja maksa ir iekšā (un ne vienmēr centrā). No formulām (17.4.), (17.5) No tā izriet, ka sfēra ārpus tās rada to pašu elektriskais lauks Kopumā lādiņš, kas novietots centrā un iekšpusē - nulle.

Ja ir ļoti liela plakne ar vienādi uzlādētu maksu, un punktu uzlādē, to mijiedarbības stiprums ir vienāds

ja summa ir ir nozīme virsmas blīvums Maksas plakne. Kā izriet no formulas (17.6), punkta uzlādes mijiedarbības stiprums un plakne nav atkarīga no attāluma starp tiem. Pievērsiet uzmanību lasītājam uz faktu, ka formula (17.6) ir aptuvena un "darbojas", jo precīzāk, turpmākā punktu maksa ir no tās malām. Tāpēc, izmantojot formulu (17.6), bieži tiek teikts, ka tas ir spēkā ietvaros neievērojot "malu efektu", t.i. Kad plakne tiek uzskatīta par nebeidzamu.

Apsveriet tagad datu risinājumu uzdevumu grāmatas pirmajā daļā.

Saskaņā ar Culon likumu (17.1.), Divu maksājumu mijiedarbības spēka vērtība no uzdevumi 17.1.1 Formula ir izteikta

Maksājumi repel (atbilde 2 ).

Tā kā ūdens piliens no uzdevumi 17.1.2 Ir maksa (- Proton lādiņš), tad tas ir pārpalikums elektroniem, salīdzinot ar protoniem. Tas nozīmē, ar triju elektronu zaudēšanu, to pārpalikums samazināsies, un pilienu lādiņš kļūs vienāds (Atbilde 2 ).

Saskaņā ar Coulomb likumu (17.1.) Reizēm samazināsies divu maksājumu mijiedarbības spēka vērtība, kuru palielināsies attālumu laikā starp tiem ( uzdevums 17.1.3. - Atbilde 4 ).

Ja maksājumi par divu punktu ķermeņiem reizēm ar pastāvīgu attālumu starp tiem, stiprums to mijiedarbību, kā izriet no Culon likuma (17.1), pieaugs reizēm ( uzdevums 17.1.4. - Atbilde 3 ).

Pieaugot vienu maksu, 2 reizes un otrā 4, Culon likuma skaitītājs (17.1) palielinās 8 reizes, un ar attāluma palielināšanu starp maksām 8 reizes - apzīmētājs palielinās 64 reizes. Tāpēc no mijiedarbības mijiedarbības spēks no uzdevumi 17.1.5 samazināsies 8 reizes (atbilde 4 ).

Aizpildot telpu ar dielektrisku līdzekli ar dielektrisko konstantu \u003d 10, jauda uzlādes mijiedarbība saskaņā ar Coulomb likumu (17.3) samazināsies 10 reizes ( uzdevums 17.1.6 - Atbilde 2 ).

Coulomb mijiedarbības spēks (17.1) darbojas gan pirmajā, gan otrajā brīdī, un tā kā to masas ir vienādas, tad maksu paātrināšana, kā izriet no Overtonas otrās likuma, jebkurā laikā tas pats ( uzdevums 17.1.7 - Atbilde 3 ).

Līdzīgs uzdevums, bet spuldzes ir atšķirīgas. Tāpēc, ar to pašu spēku, bumba paātrinās ar mazāku masu 2 reizes lielāks nekā paātrinājums bumbu ar mazāku masu , un šis rezultāts nav atkarīgs no bumbas maksu vērtībām ( uzdevums 17.1.8. - Atbilde 2 ).

Tā kā elektronim ir jāmaksā negatīvs, tas tiks repelēts no bumbas ( uzdevums 17.1.9). Bet, tā kā elektrona sākotnējais ātrums ir vērsts uz bumbu, tas virzīsies šajā virzienā, bet tā ātrums samazināsies. Kaut kādā brīdī viņš apstāsies uz brīdi, un tad pāriet no bumbas ar pieaugošo ātrumu (atbilde 4 ).

Divu uzlādētu bumbiņu sistēmā, kas saistītas ar pavedienu ( uzdevums 17.1.10) Ir tikai iekšējie spēki. Tāpēc sistēma atpūsties un atrast spēku spriedzes pavedienu, līdzsvara apstākļus var izmantot. Kopš tikai Coulomb Force un pavediena spriegošanas spēks ir derīgs katram no tiem, tad mēs secinām no līdzsvara stāvokļa, ka šie spēki ir vienādi lielā mērā.

Šis lielums būs vienāds ar pavedienu sprieguma spēku (atbilde 4 ). Ņemiet vērā, ka centrālās maksas līdzsvara stāvokļa apsvērums palīdzētu atrast spriedzes spēku, bet novestu pie secinājuma, ka spriedzes spēki ir vienādi (tomēr šis secinājums ir tik acīmredzams, jo uzdevuma simetrijas dēļ ir tik acīmredzams .

Lai atrastu spēku, kas darbojas uz maksas - in uzdevums 17.2.2., Mēs izmantojam superpozīcijas principu. Par maksu - ir spēki piesaisti pa kreisi un labo maksu (skatīt attēlu). Tā kā attālums no maksas - pirms maksājumiem tas pats, šo spēku moduļi ir vienādi viens ar otru, un tie ir vērsti uz tādiem pašiem leņķiem uz taisno līniju, kas savieno maksu - no segmenta vidus. Tāpēc spēks, kas darbojas uz maksas, ir vērsta vertikāli uz leju (vektors no tā izrietošā spēka ir izcelts taukos; atbilde 4 ).

(Atbilde 3 ).

No formulas (17.6), mēs secinām, ka pareizā atbilde uzdevums 17.2.5. - 4 . Iebildums uzdevums 17.2.6 Tas ir nepieciešams, lai izmantotu formulu mijiedarbības spēku punktu uzlādē un sfēru (formula (17.4), (17.5)). Mums ir \u003d 0 (Atbilde 3 ).

Elektrisko lādēju mijiedarbības galveno likumu 1785. Eksperimentāli atradās Charlock Kulons. Eksperimentāli. Kulons to konstatēja divu mazo uzlādētu metāla bumbiņu mijiedarbības jauda ir apgriezti proporcionāls laukumam starp tām un ir atkarīga no maksas vērtībām un :

,

kur -proporcionalitātes koeficients

.

Spēki, kas rīkojas ar maksāmir galvenais , tas ir, tie ir vērsti pa taisnu līniju savienojumu.

Kulona likums. var ierakstīt vektora formā:

,

kur -no maksas ,

- Radius-vektora savienojuma maksa ar maksu ;

- moduļa rādiuss-vektors.

Jauda, \u200b\u200bkas darbojas uz maksu no sāniem vienāds

,

.

Bezmaksas likums šādā veidā

godīgs tikai punktu elektrisko maksu mijiedarbībai, tas ir, šādas uzlādes iestādes, kuru lineārās dimensijas var atstāt novārtā, salīdzinot ar attālumu starp tiem.

pauž mijiedarbības spēku Starp fiksētiem elektriskajiem maksājumiem tas ir, tas ir elektrostatiskais likums.

Kulona likuma formulēšana.:

Elektrostatiskās mijiedarbības spēks starp diviem punktiem elektriskie maksājumi ir tieši proporcionāli izmaksu vērtībām un apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātmetriem starp tiem.

Proporcionalitātes koeficients kulona likumā atkarīgs

no vides īpašībām

formulā iekļauto vērtību mērīšanas vienību izvēle.

tāpēc var pārstāvēt attieksme

,

kur -koeficientu atkarībā no sistēmas vienību izvēles;

- tiek saukts par dimensiju vērtību, kas raksturo vidēja elektriskās īpašības relatīvā dielektriskā caurlaidības vide . Tas nav atkarīgs no mērīšanas vienību sistēmas izvēles un ir vienāda ar vienu vakuumā.

Tad Kulona likums veidos veidlapu:

,

vakuumam

,

tad

-mutes relatīvā dielektriskā caurlaidība parāda, cik reizes šajā vidē ir jauda mijiedarbību starp diviem punktiem elektriskie maksājumi un Atrodas atsevišķi viens no otra , mazāk nekā vakuumā.

Sistēmā S.koeficients

, I.

kulon likums ir skats:

.

tā racionalizēts likuma ierakstsulon.

- elektriskā konstante, \\ t

.

SGSE sistēmā

,

.

Vektorā veido likumu par Coulon Ņem sugas

kur -vector spēki, kas rīkojas pēc maksas no maksas ,

- Radius-vektora savienojuma maksa ar maksu

r. -Module rādiuss-vektors .

Jebkura iekasētā iestāde sastāv no dažādiem punktiem elektriskās maksas, tāpēc elektrostatiskais spēks, ar kuru viens iekasētais institūcija darbojas uz citu, ir vienāds ar vektoru summu spēkiem, ko piemēro visām otrās iestādes nodevām no katra pirmā ķermeņa punkta maksas.

1.3.Elektriskais lauks. Spriedze.

Telpa, kurā atrodas elektriskā lādiņa, ir noteikta fiziskās īpašības.

Uz jebkura citi maksa, kas ieviesta šajā telpā, darbojas ar Coulon elektrostatiskajiem spēkiem.

Ja katrā brīdī ir spēks, ir teikts, ka šajā telpā ir jaudas lauks.

Lauks kopā ar vielu ir materiāla forma.

Ja lauks ir stacionārs, tas ir, neizmainīsies laikā, un to rada fiksētas elektriskās maksas, tad šāds lauks tiek saukts par elektrostatisko.

Elektrostatika studē tikai elektrostatiskos laukus un fiksēto maksu mijiedarbību.

Par īpašībām elektriskais lauks Ievadiet spriedzes jēdzienu . Spriedzekatrā elektriskā lauka vietā sauc par vektoru cipariski vienāds ar jaudas attiecību, ar kuru šis lauks darbojas uz testa pozitīvu maksu, kas atrodas šajā brīdī, un šīs maksas lielumu, un tā mērķis ir spēka iedarbība.

Izmēģinājuma maksakas tiek ievadīts šajā jomā, tiek pieņemts punkts un bieži sauc par testa maksu.

- Viņš nepiedalās lauka izveidē, kas tiek mērīts ar to.

Tiek pieņemts, ka šī maksa neizkropļo pētīto lauku, Tas ir, tas ir pietiekami mazs un nerada apsūdzību pārdalīšanu, kas rada lauku.

Ja uz izmēģinājuma punkta maksas lauks darbojas jauda , Spriedze

.

Sprieguma vienības:

C:

SGSE:

Sistēmā S. izteiksme priekš punktu uzlādes lauki:

.

Vector formā:

Šeit - Radius vektors, kas pavadīts no maksas q. lauka izveide šajā brīdī.

T.

kā point dot maksas elektriskā lauka spriedzes vektoriq. Visi lauka punkti ir vērsti radiāli (1.3. Att.)

- no maksas, ja tas ir pozitīvs, "avots"

- un uz maksu, ja viņš ir negatīvs "Stock"

Grafiskai interpretācijai Elektriskais lauks tiek ieviesti power līnijas jēdziens vaivītņu līnijas . tā

līkums , pieskaras katrā punktā, kas sakrīt ar sprieguma vektoru.

Spriegošanas līnija sākas pozitīva maksa Un beidzas ar negatīvu.

Spriedzes līnija neietekš, jo katrā lauka vietā spriedzes vektors ir tikai viens virziens.

Kulona likums. - Tas ir likums, kas apraksta stiprās mijiedarbības starp punktu elektriskajām nodevām.

Charlel kulons tika atvērts 1785. Pēc veikt lielu eksperimentu ar metāla bumbiņām, Charles kulons sniedza šādu formulējumu likuma:

Divu punktu maksājumu mijiedarbības spēka modulis vakuumā ir tieši proporcionāls šo maksu moduļu produkts un apgriezti proporcionāls attāluma kvadrāts starp tiem

Pretējā gadījumā: divi punkti vakuuma likumā viens otram ar spēkiem, kas ir proporcionāli šo maksu moduļu produktam, ir apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātmetriem un ir vērsti pa taisnu līniju, kas savieno šos maksājumus. Šos spēkus sauc par elektrostatisko (Coulomb).

Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai likums būtu uzticīgs, tas ir nepieciešams:

1. rīcības ieskatiem - tas ir, attālums starp uzlādētajām iestādēm ir daudz lielāks nekā to izmēri - tomēr var pierādīt, ka divu tilpuma mijiedarbības mijiedarbība ar sfēriski simetriskiem ne-gaistošiem telpiskajiem sadalījumiem ir vienāda ar mijiedarbību ar divām ekvivalenta maksām, kas novietotas sfēriskajos simetrijas centros;
2. to nekondrukt. Pretējā gadījumā stājas spēkā papildu sekas: magnētiskais lauks pārvietojas un atbilstošo papildu spēku Lorentz, rīkojoties citā kustībā;
3. mijiedarbība vakuumā.

Tomēr ar dažiem pielāgojumiem likums ir arī taisnīgs par mijiedarbību vidē un pārvietošanai.

Vector formā S. Kulon formulējumā likums ir uzrakstīts šādi:

kur - spēks, ar kuru maksa 1 ir derīga uzlādei 2; - maksas lielums; - rādiusa vektors (vektors, kas vērsts no maksas 1, lai uzlādētu 2, un vienāds, modulis, attālums starp maksājumiem -); - proporcionalitātes koeficients. Tādējādi likums norāda, ka tie paši maksājumi tiek nožēloti (un attiecīgā - piesaistīt).

Koeficients k.

SGSE, maksa vienība ir izvēlēta tādā veidā, ka koeficients k. vienāds ar vienu.

Starptautiskajā vienību (-u) sistēmā viena no galvenajām vienībām ir ambera elektriskā strāvas spēka vienība, un maksas nodaļa ir kulons - no tā atvasināts. Amperes daudzums ir noteikts tā, ka k. \u003d C2 · 10-7 gn / m \u003d 8.9875517873681764 · 109 N · m2 / cl2 (vai F-1 · m). SI koeficientā k. Ierakstīts veidlapā:

kur ≈ 8,854187817 · 10-12 f / m - elektriskā konstante.

Viendabīgā izotropā vielā formulas saucējam pievieno vidēja ε relatīvo dielektrisko caurlaidību.

Culon likums kvantu mehānikā

Kvantu mehānikā COulon likums nav formulēts nevis ar spēka jēdziena palīdzību, tāpat kā klasiskā mehānikā un ar koncepcijas palīdzību potenciālā enerģija Coulomb mijiedarbība. Gadījumā, ja sistēma, kas iekļauta kvantu mehānikā, ir elektriski uzlādētas daļiņas, komponenti, kas izsaka kulminācijas mijiedarbības potenciālo enerģiju, kas izsaka kūļa mijiedarbības potenciālo enerģiju, tiek pievienotas Hamiltona sistēmas sistēmai, kā to aprēķina klasiskā mehānikā .

Tātad, Hamiltonas atoma operators ar kodolu Z. Tam ir veidlapa:

j) FRAC (E ^ 2) (R_ (IJ)) "SRC \u003d" http://upload.wikimedia.org/math/d/0/8/d081B99FAC096B0E0C5B4290A9573794.PNG "\u003e.

Šeit m. - elektronu masa, e. - viņa maksājums - rādiusa vektora absolūtā vērtība j.- elektrons, . Pirmais termins izsaka kinētiskā enerģija Elektroni, otrais termins - elektronu mijiedarbības potenciālā enerģija ar kodolu un trešo gadu ir termins - potenciālā Coulomb enerģija par elektronu savstarpējo atbaidīšanu. Summācija pirmajā un otrajā termiņā tiek veikta uz visiem n elektroniem. Trešajā termiņā summēšana iet cauri visiem elektronu pāriem, un katrs pāris notiek vienu reizi.

Cool likums no kvantu elektrodinamikas viedokļa

Saskaņā ar kvantu elektrodinamiku, uzlādēto daļiņu elektromagnētisko mijiedarbību veic, apmainoties ar virtuālajiem fotoniem starp daļiņām. Nenoteiktības princips uz laiku un enerģiju ļauj virtuālo fotonu esamību laikā starp viņu emisijas momentiem un absorbciju. Jo mazāks attālums starp uzlādētajām daļiņām, javas laiku, kas nepieciešams virtuāliem fotoniem, lai pārvarētu šo attālumu, un tāpēc lielāka virtuālo fotonu enerģija ir atļauta nenoteiktības princips. Zemos attālumos starp maksām, nenoteiktības princips ļauj apmainīties gan ar ilgu viļņu un īsu viļņu fotonu, un lielos attālumos, tikai ilgtermiņa viļņu fotoni piedalās apmaiņā. Tādējādi, izmantojot kvantu elektrodinamikas, var atvasināt likumu par Coulon.

Vēsture

Pirmo reizi, lai izpētītu Eksperimentālo likumu par mijiedarbību elektriski uzlādētu struktūrām, piedāvāja G. V. Richman 1752-1753. Viņš paredzēts izmantot elektrometru - "rādītāju", kas paredzēts šim. Šā plāna īstenošanu novēroja richmana traģiskā nāve.

1759. gadā Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas F. Epinus Fizikas profesors F. Epinus, kurš pēc viņa nāves ņēma Richmana departamentu pēc viņa nāves, vispirms ierosināja, ka maksājumi mijiedarbojas pretēji proporcionāli laukumam. 1760. gadā tika parādīts īss ziņojums, ka D. Bernoulli Bāzelē noteica kvadrātisku likumu, izmantojot konstruēto elektrometru. 1767. gadā tās tika piesaistītas tās "Elektroenerģijas vēsturē" atzīmēja, ka Franklinas pieredze, kas konstatēja, ka nav elektriskā lauka iekšpusē uzlādētajā metāla bumbā, var nozīmēt to "Elektriskā pievilcība būtu tieši tāds pats likums kā daudz, tas ir, attāluma kvadrāts". Skotijas fiziķis John Robison apgalvoja (1822), ka 1769. gadā tika atklāts, ka bumbiņas ar tādu pašu elektrisko lādiņu tiek reprezentēts ar spēku, kas ir pretēji proporcionāla attāluma kvadrātmetru attālumā starp tiem, un tādējādi paredzēja, ka Kulon likuma atvēršana (1785).

Aptuveni 11 gadus pirms Coulomb, 1771. gadā, maksājumu mijiedarbības likums tika eksperimentāli atvērts G. Cavendis, bet rezultāts netika publicēts un ilgu laiku (vairāk nekā 100 gadus) palika nezināms. Manuskripti Cavendish tika piešķirti D. K. Maxwell tikai 1874. gadā, kas ir viens no cavendish pēcnācējiem pie svinīga atklāšanas Cavendish laboratorijas un publicēts 1879. gadā.

Pendants pats bija iesaistīts pētījumā par šauriem pavedieniem un izgudroja tweaks. Viņš atvēra savu likumu, mērot ar viņiem palīdzību no iekasēto bumbiņu mijiedarbības spēku.

Kulona likums, superpozīcijas princips un Maxvela vienādojums

No Coulon likums un superpozīcijas princips attiecībā uz elektrostatām ir pilnībā līdzvērtīgi Maxvell vienādojumiem elektrostatikai un. Tas ir, likums par Coulon un superpozīcijas princips elektrostatām tiek veikti, ja un tikai tad, ja tiek veikti Maxvell vienādojumi elektrostatikai, un, gluži pretēji, Maxvell vienādojumi elektrostatikai tiek veikti, ja un tikai tad, ja Culon likums un Veicot elektrisko lauku superpozīcijas princips.

Kulona likuma precizitātes precizitāte

Cool likums ir eksperimentāli konstatēts fakts. Viņa taisnīgums ir vairākkārt apstiprināts ar precīzākiem eksperimentiem. Viens no šādu eksperimentu virzieniem ir pārbaudīt, vai indikators ir atšķirīgs r. Likumā no 2. Lai meklētu šo atšķirību, tas, ka, ja grāds ir tieši vienāds ar diviem, lauks iekšpusē dobumā vadītāja trūkst, neatkarīgi no dobuma vai diriģenta formas.

Eksperimenti, kas tika veikti 1971. gadā ASV E. R. Williams, D. E. Folller un G. A. Hill, parādīja, ka Coulon likuma grāds ir 2 ar to precizitāti.

Lai pārbaudītu Kulon likuma precizitāti par W. Yu intraatomiskajiem attālumiem. Jēra un R. Rutinford 1947. gadā tika izmantoti ūdeņraža enerģijas līmeņu relatīvās atrašanās vietas mērīšana. Tika konstatēts, ka attālumos secībā atomu 10-8 cm, rādītājs grāda likumā par Coulon atšķiras no 2 ne vairāk kā 10-9.

Coeficient likumā Coulon paliek nemainīgs līdz 15 · 10-6.

Grozījumi Coulon likumā kvantu elektrodinamikā

Nelielos attālumos (elektrona datora viļņa garuma secība, ≈3.86 · 10-13 m, kur - elektrona masa ir konstante dēlis, - gaismas ātrums) kļūst par būtisku kvantu elektrodinamikas nelineāro ietekmi: Virtuālās elektroniskās pozitrona paaudze (A tiek uzlikts virtuālo fotonu apmaiņai (un arī Muon-Antimuonny un Ton-Anti-Nitonic) pāri, kā arī samazina ekranēšanas efektu (sk. Renormalizāciju). Abas sekas noved pie izskata eksponenciāli samazinoties locekļa rīkojuma izteiksmē potenciālo enerģiju mijiedarbību maksu un, kā rezultātā, lai palielinātu mijiedarbības spēku, salīdzinot ar Culon, ko aprēķina likumā. Piemēram, Ģenerālsekretāra vērtības potenciāla izpausme, ņemot vērā pirmās kārtas radiācijas grozījumus: \\ t

kur - elektrona viļņa garums ir plānas konstrukcijas konstante un. Attālumos aptuveni ~ 10-18 m, kur - masa W-Boson, jau ir elektriskās sekas spēlē.

Strong ārā elektromagnētiskie laukiir ievērojams vakuuma sadalījuma lauka īpatsvars (pasūtījums ~ 1018 V / m vai ~ 109 TLS, šādi lauki tiek novēroti, piemēram, tuvu dažu veidu neitronu zvaigznēm, proti, magnētiem) Likums par Coulon arī pārkāpj Delbrryukovsky Metropoles fotonu izkliede ārējā lauka fotonos un citā, sarežģītāka nelineāra iedarbība. Šī parādība samazina Coulombu spēku ne tikai mikro- un makroscopab, jo īpaši spēcīgā magnētiskā laukā, Coulomb potenciāla nav jāmaksā pretēji attālumam un eksponenciāli.

Bezmaksas likums un vakuuma polarizācija

Vakuuma polarizācijas fenomens kvantu elektrodinamikā ir veidot virtuālos elektroniskos positonos. Elektronisko positon pāru mākonis aizsargā elektrisko elektrisko lādiņu. Rezultātā izaugums palielinās attālums no elektrona, kas ir efektīvs elektronu lādiņš ir samazinoša attāluma funkcija. Efektīvais potenciāls, ko rada elektronu ar elektrisko lādiņu, var raksturot ar sugas atkarību. Efektīva maksa ir atkarīga no attāluma ar logaritmisko likumu:

- T. N. pastāvīga struktūra ≈7.3 · 10-3;

- T. N. Klasisks elektronu rādiuss ≈2.8 · 10-13 cm.

Yulling ietekme

Atspējot parādību elektrostatiskais potenciāls Vacuo vietu vakuumā no Kulon likuma vērtības ir pazīstama kā yulling ietekme, kas pirmo reizi aprēķinātās novirzes no kulonijas likuma par ūdeņraža atomu. Yulling ietekme dod grozījumu Lamb Shift 27 MHGS.

Bezmaksas likums un super smags kodols

Spēcīgā elektromagnētiskā laukā pie super smagajiem kodoliem ar uzlādes 170 "SRC \u003d" http://upload.wikimedia.org/math/0/d/d/7/0d7B5476A5437D2A99326CF04B131458.png "\u003e Vakuums ir pārstrukturēšana līdzīga parastajam Phase pāreja. Tas noved pie grozījumiem Likumā par Coulon.

Kulona likuma nozīme zinātnes vēsturē

Coulomb likums ir pirmais atklāts kvantitatīvs un formulēts matemātiskajā valodā ar likumu par elektromagnētiskajām parādībām. Sākās no Kulona likuma atvēršanas mūsdienu zinātne Par elektromagnētismu.