Зарядтардың өзара әсерлесуі. Кулон заңы. Ортаның диэлектрлік өтімділігі

Электр заряды – бөлшектер мен денелердің сыртқы электромагниттік өріспен өзара әсерін, сондай-ақ олардың электрмагниттік өрістерінің өзара байланысын анықтайтын негізгі сипаттамалардың бірі.

Электр заряды 2 түрге ажыратылады және ол шартты түрде оң заряд және теріс заряд деп аталады. Аттас зарядтар бірін-бірі тебеді, ал әр аттас зарядтар бірін-бірі тартады. Дененің электр заряды оның құрамына енетін барлық бөлшектің Электр зарядының алгебр. қосындысына тең. Электр заряды дискретті, яғни барлық бөлшектер мен денелердің электр заряды еселі болып келетін ең кіші элементар электр заряды болады. Оқшауланған электр жүйесінде зарядтың сақталу заңы орындалады. Қозғалмайтын электр зарядының арасындағы өзара әсер Кулон заңымен, ал электр заряды және оның эл.-магн. өрісінің арасындағы байланыс Максвелл теңдеуімен сипатталады. Заттағы өрісті қарастырған кезде электр заряды еркін заряд және байланысқан заряд болып ажыратылады. Электр зарядының бірліктердің халықаралық жүйесіндегі (СИ) өлшеу бірлігі – кулон (к).

Кулон заңы — екі нүктелік электрикалық зарядтардың өзара әсерін сиппаттайтын заң. Тыныштықтағы екі нүктелік зарядталған денелердің өзара әсерлесу заңы бүкіл әлемдік заңға ұқсас деген пікірлер ХVIII-ғасырдың ортасында туа бастады. Осы пікірдің дұрыстығын 1785 жылы француз ғалымы Ш.Кулон дәлелдеді. Кулон заңы бойынша

Кулон заңы — екі нүктелік электрикалық зарядтардың өзара әсерін сиппаттайтын заң. Тыныштықтағы екі нүктелік зарядталған денелердің өзара әсерлесу заңы бүкіл әлемдік заңға ұқсас деген пікірлер ХVIII-ғасырдың ортасында туа бастады. Осы пікірдің дұрыстығын 1785 жылы француз ғалымы Ш.Кулон дәлелдеді. Кулон заңы бойынша

Кулон тәжірбиесі

Ол жіңішке серпімді сымға ілінген және шыны цилиндр тәрізді ыдыста орналастырылған шыны таяқшадан тұратын қондырғы-иірілмелі таразыны қолданды.Таяқшаның бір ұшына кішкене металл шар бекітті,ал екінші ұшына оны теңгеріп тұратын жүк ілді.Жіптің жоғарғы ұшын оның ширатылу бұрышын анықтауға арналған бөліктері бар шкалаға бекітті.Ыдыс тығынындағы саңылау арқылы дәл сондай басқа сынақ шар енгізді.Содан соң шарларға оң заряд берді және олар бір-бірімен өзара әрекеттесті.Ал олардың әрекеттесу күшінің шамасын жіптің ширатылу бұрышына қарап анықтады. Өлшемдері электрленген шардың өлшемдерімен бірдей,заряды жоқ үшінші шардың көмегімен Кулон алдыңғысының зарядын тең екіге бөлді. Осылайша, Кулон тәжірбиелерін қорыта келе,шарлардың өзара әрекеттесу күші олардың арақашықтығының квадратына кері,ал шарлардың зарядтарының көбейтіндісіне пропорционал екенін анықтады. Әрі,олардың әрекеттесу күші әр ортада әртүрлі екенін байқап,ортаның диэлектрлік өтімділігі деген шама енгізді.Ол әр ортада әртүрлі мәнге ие. Оған қоса,Кулон электр тұрақтысы деген шаманы енгізді

Заң орындалу үшін мына шарттар орындалуы маңызды:

• 
  зарядтардың нүктеде болуы — яғни зарядталған денелер ара қашықтығы олардың өздерінің өлшемінен әлдеқайда үлкен болу керек — әйтсе де сфералық симметриялы бір бірімен қиылыспайтын көлемді үлестірілген зарядты екі дене өзара әсер ететін күші сол денелердің симметриялық ортасында орналасқан эквивалентті нүктелік зарядтардың әсер ететін күшіне тең екенін дәлелдеуге болады;
  
• 
  олар тыныштықта, өозғалыссыз болуы. Болмаса басқа да күштер пайда болады: қозғалмалы зарядтың магнитөрісі және оған сәйкес басқа қозғалмалы зарядқа әсер ететін Лоренц күші;
  
• 
  вакуумда орналасулары керек.
  

Векторлы түрде Ш. Кулон заңы тұжырымы былай жазылады:

мұндағы {\displaystyle {\vec {F}}_{12}} F ₁₂— 1 заряд 2 зарядқа әсер ететін күш; q1,q2{\displaystyle q_{1},q_{2}} — зарядтар шамасы; {\displaystyle {\vec {r}}_{12}} r12— радиус-вектор (модулә {\displaystyle r_{12}}-ге тең 1 зарядтан 2 зарядқа бағытталған вектор); {\displaystyle k} k— пропорционалдық коэффициенті. Осылайша, заңға сәйкес біртекті зарядтар бір-бірін итереді (ал әртекті — тартады).