Коэффициент диэлектрической проницательности
Тема: Закон Кулона. Решение задач
Цель: рассмотреть со студентами основной закон электростатики – закон Кулона. Научить студентов решать задачи по данной теме.
I. Закон Кулона
Нам уже известно, что одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются (говоря заряды, конечно же, подразумеваем заряженное тело). Однако каким образом может быть посчитана эта сила? Ответ на этот вопрос дал в 1785 г. французский учёный Шарль Кулон (рис. 1), выведя одноимённый закон.
Рис. 1. Шарль Огюст Кулон
Закон Кулона является основной формулой электростатики.
Определение. Электростатика – раздел электродинамики, в котором рассматриваются взаимодействия неподвижных заряженных тел.
Каким же образом Кулон узнал, от чего и как зависит сила взаимодействия заряженных тел? Сделал он это с помощью так называемых крутильных весов (рис. 2):
Рис. 2. Крутильные весы
На один конец коромысла он надевал заряженный им шарик, на другой – нейтральный шарик. Третий точно такой же шарик, также заряженный, он подносил к первому, естественно, приводя коромысло к повороту. Далее про проградуированной шкале он определял, на сколько провернулось коромысло, и таким образом находил величину силы (момент силы электрического взаимодействия равен моменту силы упругости кручения, которая пропорциональна углу поворота).
Для определения зависимости силы от величин зарядов Кулон сделал следующее: так как одинаковые шарики при соприкосновении обмениваются зарядами таким образом, что на обоих шариках заряд одинаков, он сначала разряжал один из шариков, а затем соединял их. Таким образом, Кулон мог наблюдать, насколько меняется сила взаимодействия при уменьшении заряда в два раза. И, конечно же, никакого труда не составляло изменять расстояние между зарядами.
|
|
|
В результате опытов был сформулирован закон Кулона.
Определение. Закон Кулона: сила взаимодействия двух заряженных тел (сила Кулона или Кулонова сила) прямо пропорциональна произведению модулей их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами.
В дальнейшем закон приобрёл следующий свой окончательный вид:
Следует также помнить о некоторых границах применимости данной формулы. Формула позволяет найти силу взаимодействия в двух случаях: если взаимодействуют точечные заряды и если взаимодействуют заряженные «правильные тела». В первом случае заряженными телами являются материальные точки, во втором – сфера или шар. Во втором случае расстояние 
отмеряется между центрами тел (рис. 3):
Рис. 3
И, конечно же, стоит помнить, что все величины в формуле являются заведомо положительными, поэтому следует отдельно учитывать знаки зарядов и выбор системы отсчёта.
|
|
|
Не все величины, присутствующие в законе Кулона, нам на данный момент известны, поэтому следует их определить.
Коэффициент диэлектрической проницательности
Определение. Диэлектрическая проницаемость среды – величина, указывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух зарядов в данной среды меньше силы взаимодействия в вакууме (для тех же зарядов и расстояния между ними). Обозначение – 
. Безразмерная величина.
Диэлектрические проницаемости большинства сред известны и занесены в соответствующие таблицы.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 13; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!