Сила взаємодії двох точкових зарядів у вакуумі прямо пропорційна добутку величин зарядів, обернено пропорційна квадрату відстані між ними і є центральною силою

Тепер давайте звернемось до фізичного змісту константи . У законі Кулона ми маємо поки що дві невизначені величини: константу та величину заряду. Можна піти двома шляхами:

1. Надати якогось значення константі , і через неї визначити розмірність заряду.

2. Можна встановити інший закон, який дає можливість визначити константу, користуючись зарядами.

Різні підходи були використані у різних системах одиниць.

1. Гаусс запропонував покласти

.

Тоді у системі Гаусса закон Кулона набуває вигляду

.

У системі Гаусса основними є три одиниці: сантиметр, грам, секунда, тому її ще називають системою CGS (СГС). В цій системі одиниця заряду є похідною одиницею. Визначальним співвідношенням для неї є закон Кулона.

Візьмемо 2 кульки, заряджені однаково (можна зарядити лише одну кульку, а потім кульки з’єднати; заряд розподілиться порівну по обох кульках)

.

Тоді

,

звідки

.

Поклавши всі величини у формулі закону Кулона рівними одиниці, таким чином можна ввести абсолютну електростатичну одиницю заряду. За Гауссом

Абсолютна електростатична одиниця заряду є такий заряд, який діє у вакуумі на однаковий йому заряд на відстані 1 см з силою в 1 дину.

.

2. Другий підхід. Він використаний у системі SI (СІ). Основними одиницями у ній прийнято: метр, кілограм, секунда, ампер, Кельвін, кандела.

Одиницею електричного заряду у системі СІ є кулон. Це похідна одиниця від амперу. Означення ампера ґрунтується на законі магнітної взаємодії паралельних струмів.

Ампер дорівнює силі постійного струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і нескінченно малої площі перерізу, розташованих на відстані 1 м один від одного, викликав би на ділянці довжиною 1 м силу взаємодії Н.

Звідси можна ввести означення кулона як

Кулон – це кількість електрики (заряд), що переноситься за 1 с через поперечний переріз провідника при силі постійного струму в 1 А.

Хто не полінується, переконайтеся, що

.

Тепер ми визначили величину заряду, отже перейдемо до константи . Їй тепер не можна надавати довільного значення. В системі СІ використовується так звана раціоналізована форма запису законів електрики. Справа у тому, що багато формул містять множник , отже, щоб його в подальшому позбутись, константу у системі СІ записали як

.

Тоді і закон Кулона набуває у системі СІ вигляду

.

Величина має назву діелектрична стала вакууму (абсолютна діелектричнапроникність, електрична стала). Вона фігурує лише у системі СІ, у системі Гаусса її немає, і являється розмірною величиною. Її значення можна легко знайти. Нехай взаємодіють два точкових заряди , віддалені на відстань 1 м = 10² см. Сила їх взаємодії у системі Гаусса

.

З іншого боку, у системі СІ

.

З цих рівнянь маємо

одиниць СІ.

З школи знаєте, що розмірність діелектричної сталої , але до неї ми повернемось у нашому курсі пізніше.

Date: 2015-09-24; view: 704; Нарушение авторских прав