Закон Кулона, закон Кавендиша - Кулона. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Кулона закон - один из осн. законов электростатики, определяющий величину и направление силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами. Экспериментально с достаточной точностью впервые доказан около 1773 Г. Кавендишем (Н. Cavendish), использовавшим метод сферич. конденсатора: отсутствие поля внутри заряж. сферы доказывает, что сила эл--статич. взаимодействия меняется обратно пропорционально квадрату расстояния; однако результаты Кавендиша не были опубликованы. В 1785 закон был установлен Ш. О. Кулоном (Ch. A. Coulomb) с помощью спец. крутильных весов. Согласно К. з., два точечных заряда взаимодействуют друг с другом в вакууме с силой, пропорциональной произведению величин зарядов e₁ и е₂и обратно пропорциональной квадрату расстояния г между ними: F=ke₁e₂/r², где k - коэф. пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерений. В Гаусса системе единиц k=1, в СИ k- электрическая постоянная. Сила взаимодействия направлена по прямой, соединяющей заряды, причём одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Силы, определяемые К. з., подчиняются принципу суперпозиции. В однородном диэлектрике сила взаимодействия между точечными зарядами уменьшается в

раз: где

- диэлектрич. проницаемость.

К. з. является одним из эксперим. оснований клас-сич. электродинамики. Его обобщение приводит к Гаусса теореме (интегр. форма К. з.) и её дифференц. аналогу - одному из ур-ний Максвелла:

где D - вектор электрич. индукции,

- плотность заряда. Для макроскопич. расстояний с помощью экспериментов в земных условиях, проведённых по методу Кавендиша, доказано (1971), что показатель степени для г в К. з. не может отличаться от -2 более чем на 6 *10^-16, Из опытов по рассеянию

частиц следует, что К. з. не нарушается вплоть до расстояний

10 ^-12 см. Впрочем, для описания взаимодействия заряж. частиц на таких расстояниях понятия, с помощью к-рых формулируется К. з., в частности понятия силы и положения частицы, вообще говоря, неприменимы. В этой области пространственных масштабов действуют законы квантовой физики. К. з. можно считать одним из предельных следствий квантовой электродинамики (КЭД), в рамках к-рой взаимодействие заряж. частиц обусловлено обменом фотонами. Вследствие этого эксперименты по проверке выводов КЭД можно рассматривать как опыты по проверке К. з. Так, опыты по аннигиляции электронов и позитронов показали, что отклонений от законов КЭД не наблюдается вплоть до расстояний ~10^-16см. С др. стороны, макроскопич. опыты по уточнению К. з. служат для проверки постулатов КЭД: оценка макс. отклонения показателя степени для г в К. з.

от -2 позволяет определить верх. предел возможной массы покоя фотона

В частности, поправка

соответствует кг.

К. з. наз. также закон, определяющий

силу взаимодействия двух магн. полюсов:

где m₁и m₂ - т. н. магн. заряды, - магн. проницаемость среды, f - коэф. пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц и в общем случае не равный k. Установлен Ш. О. Кулоном практически одновременно с законом взаимодействия электрич. зарядов. Этот закон, однако, не имеет столь общего характера, как закон для электрич. сил, вследствие искусственности представления о точечных магн. полюсах.

Литература по закону Кулона

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.