Від чого залежить сила електростатичного взаємодії

Сила електростатичного взаємодії являє собою силу, з якою діють один на одного заряджені частинки. Вираз для неї було відкрито фізиком Шарлем Кулон, в честь якого дана сила і була названа.
  • Сила Кулона
  • Залежність від заряду
  • залежність від відстані
  • залежність від середовища

Сила Кулона


Як відомо, частинки, що мають певний заряд, притягуються один до одного мул і відштовхуються з певною силою. Дане фізичне явище призводить до аналогічного взаємодії між макроскопічними тілами, якщо повний заряд в них не скомпенсований і має деяку величину. Вираз, що визначає величину сили електростатичного взаємодії, було отримано дослідним шляхом в експерименті звзаємодією двох заряджених кульок. Була виявлена ​​явна залежність величини сили від величини заряду зразків, а також від відстані між ними.

Залежність від заряду


Отже, сила Кулона описує взаємодію заряджених об'єктів. Для того щоб описувати ступінь їх зарядженості, була введена фізична величина, яка називається зарядом і вимірюється в кулонах. Необхідність введення даної величини слідувала з вищенаведеного досвіду, в якому сила взаємодії однойменно заряджених кульок збільшувалася при додаванні їм заряду того ж знака. При цьому, як відомо, величина заряду має деякий знак. Тому варто уточнити, що сила Кулона прямо пропорційна модулю величин зарядів частинок. Зверніть увагу, що, кажучи про силу електростатичного взаємодії, мають на увазі взаємодію матеріальних частинок. Тобто вираз Кулона стає несправедливим при розгляді макроскопічних тіл, розмір і форма яких далека від матеріальної точки.

Залежність від відстані


Особливопримітною є залежність сили електростатичного взаємодії від відстані між частинками. Як відомо, сила Кулона обернено пропорційна квадрату відстані між частинками. Таким чином, зміна відстані в два рази призводить до зміни сили в чотири рази. Подібна залежність також характерна для гравітаційної сили тяжіння. Так як величина відстані варто в знаменнику вираження для сили, то звідси випливають і два крайніх значення. Перше з них відноситься до випадку нульового відстані між зарядами, тоді сила прагне до нескінченності. Дана ситуація, з одного боку, не реалізовується, бо зростання сили призводить до неможливості дотику частинок, але з іншого боку, подібний ефект спостерігається при формуванні атома. Насправді, при зближенні субатомних частинок одного і того ж знака відбувається або анігіляція, якщо це електрони, або ядрений синтез і утворення атома, якщо це протони, за рахунок появи на певному етапі зближення ядерної сили тяжіння.

Залежність від середовища


Якщо взаємодіязаряджених частинок відбувається не у вакуумі, а в деякій суцільному середовищі, то сила Кулона буде залежати ще і від електричних властивостей середовища. Дане явище виражається математично в появі додаткового коефіцієнта пропорційності, званому діелектрична постійна середовища.
Відео по темі





ЩЕ ПОЧИТАТИ