Что такое закон кулона

Закон Кулона объясняет силу взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами. Величина этой силы пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Направление силы соответствует линии, соединяющей заряды: одинаковые знаки — отталкивание, разные знаки — притяжение. Пошагово 1) Обозначения - q1 и q2 — величины зарядов (в кулонах, C). - r — расстояние между зарядами (в метрах, m). - r̂ — единичный вектор в направлении от заряда 1 к заряду 2. - k — константа пропорциональности. В вакууме k = 1/(4πε0) ≈ 8,9875 × 10^9 Н·м^2/Кл^2. В среде с диэлектриком εr константа уменьшается: k = 1/(4πε0εr). 2) Формула закона (модуль и направление) - Модуль силы между двумя точечными зарядами: F = k |q1 q2| / r^2. - Векторная форма: F2 (на заряд q2, сила со стороны q1) = (k q1 q2 / r^2) r̂. - Если q1 q2 > 0 (заряды одного знака) — сила направлена вдоль r̂, т.е. заряд q2 толкается away от заряда q1 (отталкивание). - Если q1 q2 < 0 (заряды противоположных знаков) — сила направлена против r̂, т.е. заряд q2 притягивается к q1 (притяжение). 3) Пример Задача: q1 = 3 μC, q2 = -2 μC, расстояние r = 0.5 м. - Преобразуем единицы: q1 = 3 × 10^−6 C, q2 = −2 × 10^−6 C. - Модуль F: F = (8,9875 × 10^9) × |(3×10^−6)(−2×10^−6)| / (0.5)^2 = (8,9875 × 10^9) × (6×10^−12) / 0.25 = (8,9875 × 10^9) × 2.4×10^−11 ≈ 0.2157 N. - Направление: q1 q2 < 0, значит сила направлена toward q1 (заряд q2 притягивается к q1). - Результат: F ≈ 0.216 N, направлена вдоль линии обоих зарядов в сторону q1. 4) Важные замечания и расширения - Закон работает для точечных зарядов и в вакууме. В среде с диэлектриком модуль F увеличивает εr: F = k q1 q2 / (εr r^2) в той же форме, направление не меняется. - Поле и сила можно записать через поле: E = k q / r^2 r̂ для одного заряда;F = q2 E. - При нескольких зарядах сила возникает суперпозицией: суммируем вклады от каждого заряда. - Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов: U = k q1 q2 / r. - Ограничения: закон точечен и классический; на очень маленьких расстояниях и в квантовых условиях могут понадобиться более точные модели. Если хочешь, могу привести ещё примеры с разными знаками зарядов или рассчитать силу в среде с заданным εr.