Электрические заряды. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона

Способность частиц (или тел) к электромагнитному взаимодействию характеризует электрический заряд. Существуют два вида электрических зарядов – положительные и отрицательные. Электрический заряд дискретен – кратен элементарному заряду q =1, 6· 10^-19 Kл (заряд электрона, протона), т.е. заряд любого тела равен целому числу элементарных зарядов. Единица измерения заряда – кулон (Кл).

По наличию свободных зарядов все тела делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Из опытных данных установлен фундаментальный закон природы – закон сохранения заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой электрически замкнутой системы остается неизменной .

Электрически замкнутой является система, не обменивающаяся зарядами с внешними заряженными телами.

Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов экспериментально был открыт французским физиком Ш.Кулоном.

Если линейные размеры заряженного тела пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, то его можно считать точечным.

Закон Кулона: сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов q ₁ и q ₂ в вакууме прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

,

где k – коэффициент пропорциональности: . Величина e₀ называется электрической постоянной, e₀ = 8, 85× 10^-12 Кл²/(Н× м²).

Силы взаимодействия между точечными зарядами направлены вдоль прямой, соединяющей заряды (центральные силы). Для разноименных зарядов это силы притяжения, а для одноименных – силы отталкивания.

Если заряды поместить в среду (керосин, масло), то эта сила уменьшится в e раз, где e – относительная диэлектрическая проницаемость, или диэлектрическая проницаемость среды, e> 0. Для воздуха и вакуума e = 1. С учетом e закон Кулона записывается в виде

.