Закон Кулона

Фундаментальный закон электростатики, описывающий взаимодействие точечных зарядов.

Историческая справка

В 1785 году французский физик Шарль Кулон с помощью крутильных весов собственной конструкции экспериментально установил закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Этот закон стал первым количественным законом электростатики.

Формулировка закона

Сила взаимодействия двух точечных зарядов направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды. Она пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

\vec{F} = k \frac{q_1 q_2}{r^2} \hat{r}

где $k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \approx 9 \times 10^9$ Н·м²/Кл²

📘 Точечный заряд

Заряженное тело, размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других зарядов. Это идеализация, удобная для расчётов.

Знак силы

Если заряды одноимённые (оба положительные или оба отрицательные), сила положительна — заряды отталкиваются. Если заряды разноимённые, сила отрицательна — заряды притягиваются.

Принцип суперпозиции

Если на заряд действуют несколько других зарядов, результирующая сила равна векторной сумме сил от каждого заряда в отдельности:

\vec{F} = \sum_{i} \vec{F}_i = \sum_{i} k \frac{q \cdot q_i}{r_i^2} \hat{r}_i

Попробуйте сами

Перетаскивайте заряды и меняйте их величину. Стрелки показывают силу Кулона на каждом заряде.

💡 Интересный факт

Закон Кулона по форме идентичен закону всемирного тяготения Ньютона. Но электрическая сила между электроном и протоном примерно в 10³⁶ раз сильнее гравитационной! Именно электрические силы удерживают атомы в молекулах.

Электрическое поле