Кулоны хуульнь цэгийн цахилгаан цэнэгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлсон хууль юм.

Үүнийг 1785 онд Чарльз Кулон нээсэн. Металл бөмбөлөгтэй олон тооны туршилт хийснийхээ дараа Чарльз Кулон хуулийн дараах томъёоллыг өгчээ.

Вакуум дахь хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчний модуль нь эдгээр цэнэгийн модулийн үржвэртэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Үгүй бол: Вакуум дахь хоёр цэгийн цэнэг бие биендээ эдгээр цэнэгийн модулиудын үржвэртэй пропорциональ, тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ ба эдгээр цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн хүчээр үйлчилнэ. Эдгээр хүчийг электростатик (Кулом) гэж нэрлэдэг.

Хууль үнэн зөв байхын тулд дараахь зүйлийг хийх шаардлагатай гэдгийг анхаарах нь чухал юм.

1. Цэгтэй төстэй цэнэгүүд - өөрөөр хэлбэл цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох зай нь хэмжээнээсээ хамаагүй их байдаг - гэхдээ бөмбөрцөг тэгш хэмтэй огтлолцдоггүй орон зайн тархалттай эзэлхүүнээр тархсан хоёр цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь бөмбөрцөг тэгш хэмийн төвд байрлах хоёр тэнцүү цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэл;
2. тэдний хөдөлгөөнгүй байдал. Үгүй бол нэмэлт нөлөөлөл хүчин төгөлдөр болно: хөдөлж буй цэнэгийн соронзон орон ба өөр хөдөлж буй цэнэг дээр үйлчлэх Лоренцын нэмэлт хүч;
3. вакуум дахь харилцан үйлчлэл.

Гэсэн хэдий ч, зарим зохицуулалтыг хийснээр энэ хууль нь зөөвөрлөгч дэх цэнэгийн харилцан үйлчлэл болон хөдөлж буй цэнэгийн хувьд хүчинтэй байна.

C. Coulomb-ийн томъёололд вектор хэлбэрээр хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

1 цэнэг 2-т үйлчлэх хүч хаана байна; - төлбөрийн хэмжээ; — радиус вектор (1-р цэнэгээс 2-р цэнэг рүү чиглэсэн вектор ба үнэмлэхүй утгаараа цэнэгийн хоорондох зайтай тэнцүү — ); - пропорциональ коэффициент. Тиймээс, хууль нь цэнэгүүд шиг цэнэгүүдийг няцаах (мөн төлбөрөөс ялгаатай нь татах) гэдгийг харуулж байна.

Коэффицент к

SGSE-д цэнэгийн хэмжилтийн нэгжийг итгэлцүүр байхаар сонгосон кнэгтэй тэнцүү.

Олон улсын нэгжийн системд (SI) үндсэн нэгжүүдийн нэг нь цахилгаан гүйдлийн нэгж ампер бөгөөд цэнэгийн нэгж болох кулон нь түүний дериватив юм. Амперийн утгыг ийм байдлаар тодорхойлно к= c2·10-7 H/m = 8.9875517873681764·109 N·m2/Cl2 (эсвэл Ф−1·м). SI коэффициент кгэж бичсэн байна:

Энд ≈ 8.854187817·10−12 F/m нь цахилгаан тогтмол.

Нэг төрлийн изотроп бодист ε орчны харьцангуй диэлектрик тогтмолыг томъёоны хуваагч дээр нэмнэ.

Квант механик дахь Кулоны хууль

Квант механикийн хувьд Кулоны хуулийг сонгодог механикийн нэгэн адил хүчний ойлголтыг бус харин Кулоны харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийн тухай ойлголтыг ашиглан томъёолдог. Квантын механикт авч үзсэн систем нь цахилгаан цэнэгтэй бөөмсийг агуулсан тохиолдолд сонгодог механикт тооцсоноор Кулоны харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийг илэрхийлсэн нэр томъёог системийн Гамильтоны оператор дээр нэмдэг.

Ийнхүү цөмийн цэнэгтэй атомын Гамильтон оператор Зхэлбэртэй байна:

j)\frac(e^2)(r_(ij))" src="http://upload.wikimedia.org/math/d/0/8/d081b99fac096b0e0c5b4290a9573794.png">.

Энд м- электрон масс, дтүүний цэнэг, радиус векторын үнэмлэхүй утга jр электрон, . Эхний гишүүн нь электронуудын кинетик энергийг, хоёр дахь гишүүн нь электронуудын цөмтэй Кулоны харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийг, гурав дахь гишүүн нь электронуудын харилцан түлхэлтийн Кулоны потенциал энергийг илэрхийлдэг. Эхний болон хоёр дахь нөхцлийн нийлбэрийг бүх N электроноор гүйцэтгэнэ. Гурав дахь үед нийлбэр нь бүх хос электрон дээр явагддаг бөгөөд хос бүр нэг удаа тохиолддог.

Квант электродинамикийн үүднээс Кулоны хууль

Квантын электродинамикийн дагуу цэнэгтэй бөөмсийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь бөөмс хоорондын виртуал фотонуудын солилцоогоор явагддаг. Цаг хугацаа, энергийн тодорхойгүй байдлын зарчим нь тэдгээрийн ялгарах ба шингээлтийн хооронд виртуал фотон оршин тогтнох боломжийг олгодог. Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хоорондох зай бага байх тусам виртуал фотонуудад энэ зайг даван туулахад бага хугацаа шаардагдах тул тодорхойгүй байдлын зарчмаар зөвшөөрөгдсөн виртуал фотонуудын энерги их байх болно. Цэнэгүүдийн хоорондох бага зайд тодорхойгүй байдлын зарчим нь урт ба богино долгионы аль алиныг нь солилцох боломжийг олгодог бөгөөд хол зайд зөвхөн урт долгионы фотонууд солилцоонд оролцдог. Тиймээс квант электродинамикийг ашиглан Кулоны хуулийг гаргаж болно.

Өгүүллэг

Г.В.Ричман анх удаа 1752-1753 онд цахилгаан цэнэгтэй биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг туршилтаар судлахыг санал болгов. Тэрээр энэ зорилгоор өөрийн зохион бүтээсэн "заагч" цахилгаан хэмжигчийг ашиглахаар төлөвлөжээ. Энэ төлөвлөгөөг хэрэгжүүлэхэд Ричманы эмгэнэлт үхэл саад болсон.

1759 онд Ричманы нас барсны дараа түүний суудлыг авсан Санкт-Петербургийн Шинжлэх ухааны академийн физикийн профессор Ф.Эпинус анх удаа цэнэгүүд зайны квадраттай урвуу харьцаатай харилцан үйлчлэлцэх ёстой гэсэн санааг дэвшүүлжээ. 1760 онд Базелийн Д.Бернулли өөрийн зохион бүтээсэн электрометр ашиглан квадрат хуулийг тогтоосон тухай товч мэдээлэл гарч ирэв. 1767 онд Пристли "Цахилгааны түүх" номондоо цэнэглэгдсэн металл бөмбөлөг дотор цахилгаан орон байхгүйг олж илрүүлэх Франклины туршилт нь ийм утгатай байж болохыг тэмдэглэжээ. "цахилгаан таталцал нь таталцлынхтай яг ижил хуулийг, өөрөөр хэлбэл зайны квадратыг дагадаг". Шотландын физикч Жон Робисон (1822) 1769 онд ижил цахилгаан цэнэгтэй бөмбөлгүүд нь тэдгээрийн хоорондох зайн квадраттай урвуу пропорциональ хүчээр түлхэгддэг болохыг олж мэдсэн бөгөөд ингэснээр Кулоны хуулийг (1785) нээнэ гэж таамаглаж байсан.

Кулоноос 11 орчим жилийн өмнө буюу 1771 онд цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг Г.Кавендиш туршилтаар нээсэн боловч үр дүн нь хэвлэгдээгүй, удаан хугацаанд (100 гаруй жил) мэдэгдээгүй байв. Кавендишийн гар бичмэлүүдийг зөвхөн 1874 онд Кавендишийн лабораторийн нээлтийн үеэр Кавендишийн үр удмын нэг нь Д.С.Максвеллд бэлэглэж, 1879 онд хэвлүүлжээ.

Кулон өөрөө утаснуудын мушгиралтыг судалж, мушгирах тэнцвэрийг зохион бүтээжээ. Цэнэглэгдсэн бөмбөлгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг хэмжихэд ашиглах замаар тэрээр хуулиа нээсэн.

Кулоны хууль, суперпозиция зарчим, Максвеллийн тэгшитгэл

Кулоны хууль ба цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим нь Максвеллийн электростатикийн тэгшитгэлтэй бүрэн тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл, Максвеллийн цахилгаан статикийн тэгшитгэлүүд хангагдсан тохиолдолд Кулоны хууль ба цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим биелэгдэнэ, харин эсрэгээр, зөвхөн Кулоны хууль болон цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим хангагдсан тохиолдолд л биелэгдэнэ.

Кулоны хуулийн нарийвчлалын зэрэг

Кулоны хууль бол туршилтаар батлагдсан баримт юм. Үүний хүчинтэй байдал нь улам бүр үнэн зөв туршилтаар дахин дахин нотлогдсон. Ийм туршилтын нэг чиглэл бол экспонент ялгаатай эсэхийг шалгах явдал юм rхуульд 2-аас 2. Энэ ялгааг олохын тулд бид хүч нь яг хоёртой тэнцүү бол хөндий ба дамжуулагчийн хэлбэрээс үл хамааран дамжуулагчийн хөндийн дотор талбар байхгүй гэдгийг ашигладаг.

1971 онд АНУ-д Э.Р.Уильямс, Д.Э.Воллер, Г.А.Хилл нарын хийсэн туршилтууд нь Кулоны хуулийн экспонент нь 2-ын дотортой тэнцүү болохыг харуулсан.

Атомын доторх зайд Кулоны хуулийн үнэн зөвийг шалгахын тулд 1947 онд В.Ю.Ламб, Р.Рутерфорд нар устөрөгчийн энергийн түвшний харьцангуй байрлалын хэмжилтийг ашигласан. Атомын 10−8 см-ийн зайд ч гэсэн Кулоны хууль дахь илтгэгч 2-оос 10−9-ээс ихгүй ялгаатай болохыг олж мэдэв.

Кулоны хуулийн коэффициент 15·10−6 нарийвчлалтайгаар тогтмол хэвээр байна.

Квантын электродинамик дахь Кулоны хуульд оруулсан нэмэлт өөрчлөлт

Жижиг зайд (Комптон электрон долгионы уртын дарааллаар, ≈3.86·10−13 м, электрон масс нь Планкийн тогтмол, гэрлийн хурд) квант электродинамикийн шугаман бус нөлөөлөл нь мэдэгдэхүйц болж хувирдаг: солилцоо Виртуал фотонуудын тоо нь виртуал электрон-позитрон (мөн мюон-антимуон ба таон-антитон) хосуудын үүсэлт дээр суурилж, скринингийн нөлөө багасдаг (Дахин хэвийн болгохыг үзнэ үү). Хоёр нөлөөлөл нь цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийн илэрхийлэлд экспоненциал буурч буй захиалгын нөхцлүүд гарч ирэхэд хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд Кулоны хуулиар тооцоолсонтой харьцуулахад харилцан үйлчлэлийн хүч нэмэгддэг. Жишээлбэл, нэгдүгээр зэргийн цацрагийн залруулгад тооцсон SGS систем дэх цэгийн цэнэгийн потенциалын илэрхийлэл нь дараах хэлбэртэй байна.

электроны Комптон долгионы урт, нарийн бүтцийн тогтмол ба . W бозоны масс нь ~ 10−18 м-ийн зайд цахилгаан сул эффект гарч ирдэг.

Вакуум задралын талбайн мэдэгдэхүйц хэсгийг бүрдүүлдэг хүчтэй гадаад цахилгаан соронзон орон дээр (~1018 В/м эсвэл ~109 Тесла дарааллаар ийм талбайнууд ажиглагдаж байна, жишээлбэл, зарим төрлийн нейтрон оддын ойролцоо, тухайлбал магнетарууд), Кулоны Делбрюкийн солилцооны фотоныг гадаад талбайн фотонуудад тарааж, бусад илүү төвөгтэй шугаман бус нөлөөллөөс болж хууль зөрчигдөж байна. Энэ үзэгдэл нь Кулоны хүчийг зөвхөн микро төдийгүй макро масштабаар бууруулдаг, ялангуяа хүчтэй соронзон орны хувьд Кулоны потенциал нь зайтай урвуу харьцаатай биш, харин экспоненциалаар буурдаг;

Кулоны хууль ба вакуум туйлшрал

Квантын электродинамик дахь вакуум туйлшралын үзэгдэл нь виртуал электрон-позитрон хос үүсэхээс бүрддэг. Электрон-позитрон хосын үүл нь электроны цахилгаан цэнэгийг дэлгэцэнд гаргадаг. Скрининг нь электроноос холдох тусам нэмэгддэг тул электроны үр дүнтэй цахилгаан цэнэг нь зайны бууралтын функц юм. Цахилгаан цэнэгтэй электрон үүсгэсэн үр дүнтэй потенциалыг хэлбэрийн хамаарлаар тодорхойлж болно. Үр дүнтэй цэнэг нь логарифмын хуулийн дагуу зайнаас хамаарна.

- гэж нэрлэгддэг нарийн бүтцийн тогтмол ≈7.3·10−3;

- гэж нэрлэгддэг сонгодог электрон радиус ≈2.8·10−13 см.

Жулин эффект

Вакуум дахь цэгийн цэнэгийн цахилгаан статик потенциалын Кулоны хуулийн утгаас хазайх үзэгдлийг Жухлингийн эффект гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь устөрөгчийн атомын хувьд Кулоны хуулиас хазайлтыг анх тооцсон юм. Uehling эффект нь Хурганы шилжилтийн 27 МГц-ийн залруулга өгдөг.

Кулоны хууль ба хэт хүнд цөм

170-ийн цэнэгтэй хэт хүнд цөмийн ойролцоо хүчтэй цахилгаан соронзон оронд вакуумтай төстэй бүтцийн өөрчлөлт явагдана. Уламжлалт фазын шилжилт нь Кулоны хуулийг засахад хүргэдэг.

Шинжлэх ухааны түүхэн дэх Кулоны хуулийн ач холбогдол

Кулоны хууль бол математик хэлээр томьёолсон цахилгаан соронзон үзэгдлийн анхны нээлттэй тоон хууль юм. Орчин үеийн цахилгаан соронзон шинжлэх ухаан нь Кулоны хуулийг нээсэн үеэс эхэлсэн.

Хууль

Кулоны хууль

Вакуум дахь хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчний модуль нь эдгээр цэнэгийн модулийн үржвэртэй шууд пропорциональ бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Үгүй бол: Хоёр цэгийн цэнэг орно вакуумЭдгээр цэнэгийн модулиудын үржвэртэй пропорциональ, тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ ба эдгээр цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн хүчээр бие биедээ үйлчилнэ. Эдгээр хүчийг электростатик (Кулом) гэж нэрлэдэг.

тэдний хөдөлгөөнгүй байдал. Үгүй бол нэмэлт нөлөөлөл хүчин төгөлдөр болно: соронзон оронхөдөлж буй цэнэг ба холбогдох нэмэлт Лоренцын хүч, өөр хөдөлж буй цэнэгээр ажиллах;

дахь харилцан үйлчлэл вакуум.

1 цэнэг 2-т үйлчлэх хүч хаана байна; - төлбөрийн хэмжээ; - радиус вектор (1-р цэнэгээс 2-р цэнэг рүү чиглэсэн вектор ба үнэмлэхүй утгаараа цэнэгийн хоорондох зайтай тэнцүү - ); - пропорциональ байдлын коэффициент. Тиймээс, хууль нь цэнэгүүд шиг цэнэгүүдийг няцаах (мөн төлбөрөөс ялгаатай нь татах) гэдгийг харуулж байна.

IN SSSE нэгжхураамжийг коэффициенттэй байхаар сонгосон кнэгтэй тэнцүү.

IN Олон улсын нэгжийн систем (SI)үндсэн нэгжүүдийн нэг нь нэгж юм цахилгаан гүйдлийн хүч ампер, мөн цэнэгийн нэгж нь байна зүүлт- үүний дериватив. Амперийн утгыг ийм байдлаар тодорхойлно к= c2·10−7 Гн/м = 8.9875517873681764 109 Нм2/ Cl 2 (эсвэл F−1 м). SI коэффициент кгэж бичсэн байна:

Энд ≈ 8.854187817·10−12 Ф/м - цахилгаан тогтмол.

Кулоны хууль нь:

Кулоны хуульнь цэгийн цахилгаан цэнэгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлсон хууль юм.

Үүнийг 1785 онд Чарльз Кулон нээсэн. Металл бөмбөлөгтэй олон тооны туршилт хийснийхээ дараа Чарльз Кулон хуулийн дараах томъёоллыг өгчээ.

Вакуум дахь хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчний модуль нь эдгээр цэнэгийн модулийн үржвэртэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Үгүй бол: Вакуум дахь хоёр цэгийн цэнэг бие биендээ эдгээр цэнэгийн модулиудын үржвэртэй пропорциональ, тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ ба эдгээр цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн хүчээр үйлчилнэ. Эдгээр хүчийг электростатик (Кулом) гэж нэрлэдэг.

Хууль үнэн зөв байхын тулд дараахь зүйлийг хийх шаардлагатай гэдгийг анхаарах нь чухал юм.

1. Цэгтэй төстэй цэнэгүүд - өөрөөр хэлбэл цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох зай нь хэмжээнээсээ хамаагүй их байдаг - гэхдээ бөмбөрцөг тэгш хэмтэй огтлолцдоггүй орон зайн тархалттай эзэлхүүнээр тархсан хоёр цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь бөмбөрцөг тэгш хэмийн төвд байрлах хоёр тэнцүү цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэл;
2. тэдний хөдөлгөөнгүй байдал. Үгүй бол нэмэлт нөлөөлөл хүчин төгөлдөр болно: хөдөлж буй цэнэгийн соронзон орон ба өөр хөдөлж буй цэнэг дээр үйлчлэх Лоренцын нэмэлт хүч;
3. вакуум дахь харилцан үйлчлэл.

Гэсэн хэдий ч, зарим зохицуулалтыг хийснээр энэ хууль нь зөөвөрлөгч дэх цэнэгийн харилцан үйлчлэл болон хөдөлж буй цэнэгийн хувьд хүчинтэй байна.

C. Coulomb-ийн томъёололд вектор хэлбэрээр хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

1 цэнэг 2-т үйлчлэх хүч хаана байна; - төлбөрийн хэмжээ; - радиус вектор (1-р цэнэгээс 2-р цэнэг хүртэл чиглэсэн вектор ба үнэмлэхүй утгаараа цэнэгийн хоорондох зайтай тэнцүү); - пропорциональ байдлын коэффициент. Тиймээс, хууль нь цэнэгүүд шиг цэнэгүүдийг няцаах (мөн төлбөрөөс ялгаатай нь татах) гэдгийг харуулж байна.

Коэффицент к

SGSE-д цэнэгийн хэмжилтийн нэгжийг итгэлцүүр байхаар сонгосон кнэгтэй тэнцүү.

Олон улсын нэгжийн системд (SI) үндсэн нэгжүүдийн нэг нь цахилгаан гүйдлийн нэгж ампер бөгөөд цэнэгийн нэгж болох кулон нь түүний дериватив юм. Амперийн утгыг ийм байдлаар тодорхойлно к= c2·10-7 H/m = 8.9875517873681764·109 N·m2/Cl2 (эсвэл Ф−1·м). SI коэффициент кгэж бичсэн байна:

Энд ≈ 8.854187817·10−12 F/m нь цахилгаан тогтмол.

Нэг төрлийн изотроп бодист ε орчны харьцангуй диэлектрик тогтмолыг томъёоны хуваагч дээр нэмнэ.

Квант механик дахь Кулоны хууль

Квант механикийн хувьд Кулоны хуулийг сонгодог механикийн нэгэн адил хүчний ойлголтыг бус харин Кулоны харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийн тухай ойлголтыг ашиглан томъёолдог. Квантын механикт авч үзсэн систем нь цахилгаан цэнэгтэй бөөмсийг агуулсан тохиолдолд сонгодог механикт тооцсоноор Кулоны харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийг илэрхийлсэн нэр томъёог системийн Гамильтоны оператор дээр нэмдэг.

Ийнхүү цөмийн цэнэгтэй атомын Гамильтон оператор Зхэлбэртэй байна:

Энд м- электрон масс, дтүүний цэнэг, радиус векторын үнэмлэхүй утга jр электрон, . Эхний гишүүн нь электронуудын кинетик энергийг, хоёр дахь гишүүн нь электронуудын цөмтэй Кулоны харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийг, гурав дахь гишүүн нь электронуудын харилцан түлхэлтийн Кулоны потенциал энергийг илэрхийлдэг. Эхний болон хоёр дахь нөхцлийн нийлбэрийг бүх N электроноор гүйцэтгэнэ. Гурав дахь үед нийлбэр нь бүх хос электрон дээр явагддаг бөгөөд хос бүр нэг удаа тохиолддог.

Квант электродинамикийн үүднээс Кулоны хууль

Квантын электродинамикийн дагуу цэнэгтэй бөөмсийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл нь бөөмс хоорондын виртуал фотонуудын солилцоогоор явагддаг. Цаг хугацаа, энергийн тодорхойгүй байдлын зарчим нь тэдгээрийн ялгарах ба шингээлтийн хооронд виртуал фотон оршин тогтнох боломжийг олгодог. Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хоорондох зай бага байх тусам виртуал фотонуудад энэ зайг даван туулахад бага хугацаа шаардагдах тул тодорхойгүй байдлын зарчмаар зөвшөөрөгдсөн виртуал фотонуудын энерги их байх болно. Цэнэгүүдийн хоорондох бага зайд тодорхойгүй байдлын зарчим нь урт ба богино долгионы аль алиныг нь солилцох боломжийг олгодог бөгөөд хол зайд зөвхөн урт долгионы фотонууд солилцоонд оролцдог. Тиймээс квант электродинамикийг ашиглан Кулоны хуулийг гаргаж болно.

Өгүүллэг

Г.В.Ричман анх удаа 1752-1753 онд цахилгаан цэнэгтэй биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг туршилтаар судлахыг санал болгов. Тэрээр энэ зорилгоор өөрийн зохион бүтээсэн "заагч" цахилгаан хэмжигчийг ашиглахаар төлөвлөжээ. Энэ төлөвлөгөөг хэрэгжүүлэхэд Ричманы эмгэнэлт үхэл саад болсон.

1759 онд Ричманы нас барсны дараа түүний суудлыг авсан Санкт-Петербургийн Шинжлэх ухааны академийн физикийн профессор Ф.Эпинус анх удаа цэнэгүүд зайны квадраттай урвуу харьцаатай харилцан үйлчлэлцэх ёстой гэсэн санааг дэвшүүлжээ. 1760 онд Базелийн Д.Бернулли өөрийн зохион бүтээсэн электрометр ашиглан квадрат хуулийг тогтоосон тухай товч мэдээлэл гарч ирэв. 1767 онд Пристли "Цахилгааны түүх" номондоо цэнэглэгдсэн металл бөмбөлөг дотор цахилгаан орон байхгүйг олж илрүүлэх Франклины туршилт нь ийм утгатай байж болохыг тэмдэглэжээ. "цахилгаан таталцал нь таталцлынхтай яг ижил хуулийг, өөрөөр хэлбэл зайны квадратыг дагадаг". Шотландын физикч Жон Робисон (1822) 1769 онд ижил цахилгаан цэнэгтэй бөмбөлгүүд нь тэдгээрийн хоорондох зайн квадраттай урвуу пропорциональ хүчээр түлхэгддэг болохыг олж мэдсэн бөгөөд ингэснээр Кулоны хуулийг (1785) нээнэ гэж таамаглаж байсан.

Кулоноос 11 орчим жилийн өмнө буюу 1771 онд цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хуулийг Г.Кавендиш туршилтаар нээсэн боловч үр дүн нь хэвлэгдээгүй, удаан хугацаанд (100 гаруй жил) мэдэгдээгүй байв. Кавендишийн гар бичмэлүүдийг зөвхөн 1874 онд Кавендишийн лабораторийн нээлтийн үеэр Кавендишийн үр удмын нэг нь Д.С.Максвеллд бэлэглэж, 1879 онд хэвлүүлжээ.

Кулон өөрөө утаснуудын мушгиралтыг судалж, мушгирах тэнцвэрийг зохион бүтээжээ. Цэнэглэгдсэн бөмбөлгүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг хэмжихэд ашиглах замаар тэрээр хуулиа нээсэн.

Кулоны хууль, суперпозиция зарчим, Максвеллийн тэгшитгэл

Кулоны хууль ба цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим нь Максвеллийн электростатикийн тэгшитгэлтэй бүрэн тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл, Максвеллийн цахилгаан статикийн тэгшитгэлүүд хангагдсан тохиолдолд Кулоны хууль ба цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим биелэгдэнэ, харин эсрэгээр, зөвхөн Кулоны хууль болон цахилгаан талбайн суперпозиция зарчим хангагдсан тохиолдолд л биелэгдэнэ.

Кулоны хуулийн нарийвчлалын зэрэг

Кулоны хууль бол туршилтаар батлагдсан баримт юм. Үүний хүчинтэй байдал нь улам бүр үнэн зөв туршилтаар дахин дахин нотлогдсон. Ийм туршилтын нэг чиглэл бол экспонент ялгаатай эсэхийг шалгах явдал юм rхуульд 2-аас 2. Энэ ялгааг олохын тулд бид хүч нь яг хоёртой тэнцүү бол хөндий ба дамжуулагчийн хэлбэрээс үл хамааран дамжуулагчийн хөндийн дотор талбар байхгүй гэдгийг ашигладаг.

1971 онд АНУ-д Э.Р.Уильямс, Д.Э.Воллер, Г.А.Хилл нарын хийсэн туршилтууд нь Кулоны хуулийн экспонент нь 2-ын дотортой тэнцүү болохыг харуулсан.

Атомын доторх зайд Кулоны хуулийн үнэн зөвийг шалгахын тулд 1947 онд В.Ю.Ламб, Р.Рутерфорд нар устөрөгчийн энергийн түвшний харьцангуй байрлалын хэмжилтийг ашигласан. Атомын 10−8 см-ийн зайд ч гэсэн Кулоны хууль дахь илтгэгч 2-оос 10−9-ээс ихгүй ялгаатай болохыг олж мэдэв.

Кулоны хуулийн коэффициент 15·10−6 нарийвчлалтайгаар тогтмол хэвээр байна.

Квантын электродинамик дахь Кулоны хуульд оруулсан нэмэлт өөрчлөлт

Жижиг зайд (Комптон электрон долгионы уртын дарааллаар, ≈3.86·10−13 м, электрон масс нь Планкийн тогтмол, гэрлийн хурд) квант электродинамикийн шугаман бус нөлөөлөл нь мэдэгдэхүйц болж байна: солилцоо. Виртуал фотонууд нь виртуал электрон-позитрон (мөн мюон-антимуон ба таон-антитон) хосуудын үүсэлт дээр суурилагдсан бөгөөд скринингийн нөлөө багасдаг (дахин хэвийн болгохыг үзнэ үү). Хоёр нөлөөлөл нь цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийн илэрхийлэлд экспоненциал буурч буй захиалгын нөхцлүүд гарч ирэхэд хүргэдэг бөгөөд үүний үр дүнд Кулоны хуулиар тооцоолсонтой харьцуулахад харилцан үйлчлэлийн хүч нэмэгддэг. Жишээлбэл, нэгдүгээр зэргийн цацрагийн залруулгад тооцсон SGS систем дэх цэгийн цэнэгийн потенциалын илэрхийлэл нь дараах хэлбэртэй байна.

электроны Комптон долгионы урт хаана байна, нарийн бүтцийн тогтмол ба. W бозоны масс нь ~ 10−18 м-ийн зайд цахилгаан сул эффект гарч ирдэг.

Вакуум задралын талбайн мэдэгдэхүйц хэсгийг бүрдүүлдэг хүчтэй гадаад цахилгаан соронзон орон дээр (~1018 В/м эсвэл ~109 Тесла дарааллаар ийм талбайнууд ажиглагдаж байна, жишээлбэл, зарим төрлийн нейтрон оддын ойролцоо, тухайлбал магнетарууд), Кулоны Делбрюкийн солилцооны фотоныг гадаад талбайн фотонуудад тарааж, бусад илүү төвөгтэй шугаман бус нөлөөллөөс болж хууль зөрчигдөж байна. Энэ үзэгдэл нь Кулоны хүчийг зөвхөн микро төдийгүй макро масштабаар бууруулдаг, ялангуяа хүчтэй соронзон орны хувьд Кулоны потенциал нь зайтай урвуу харьцаатай биш, харин экспоненциалаар буурдаг;

Кулоны хууль ба вакуум туйлшрал

Квантын электродинамик дахь вакуум туйлшралын үзэгдэл нь виртуал электрон-позитрон хос үүсэхээс бүрддэг. Электрон-позитрон хосын үүл нь электроны цахилгаан цэнэгийг дэлгэцэнд гаргадаг. Скрининг нь электроноос холдох тусам нэмэгддэг тул электроны үр дүнтэй цахилгаан цэнэг нь зайны бууралтын функц юм. Цахилгаан цэнэгтэй электрон үүсгэсэн үр дүнтэй потенциалыг хэлбэрийн хамаарлаар тодорхойлж болно. Үр дүнтэй цэнэг нь логарифмын хуулийн дагуу зайнаас хамаарна.

Т.н. нарийн бүтцийн тогтмол ≈7.3·10−3;

Т.н. сонгодог электрон радиус ≈2.8·10−13 см..

Жулин эффект

Вакуум дахь цэгийн цэнэгийн цахилгаан статик потенциалын Кулоны хуулийн утгаас хазайх үзэгдлийг Жухлингийн эффект гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь устөрөгчийн атомын хувьд Кулоны хуулиас хазайлтыг анх тооцсон юм. Uehling эффект нь Хурганы шилжилтийн 27 МГц-ийн залруулга өгдөг.

Кулоны хууль ба хэт хүнд цөм

Цэнэгтэй хэт хүнд цөмийн ойролцоо хүчтэй цахилгаан соронзон орон дээр ердийн фазын шилжилттэй адил вакуум бүтцийн өөрчлөлт явагдана. Энэ нь Кулоны хуульд нэмэлт, өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг

Шинжлэх ухааны түүхэн дэх Кулоны хуулийн ач холбогдол

Кулоны хууль бол математик хэлээр томьёолсон цахилгаан соронзон үзэгдлийн анхны нээлттэй тоон хууль юм. Орчин үеийн цахилгаан соронзон шинжлэх ухаан нь Кулоны хуулийг нээсэн үеэс эхэлсэн.

бас үзнэ үү

• Цахилгаан орон
• Урт хугацаанд
• Био-Саварт-Лапласын хууль
• Таталцлын хууль
• Унжлагат, Чарльз Августин де
• зүүлт (хэмжих нэгж)
• Суперпозиция зарчим
• Максвеллийн тэгшитгэл

Холбоосууд

• Кулоны хууль (видео хичээл, 10-р ангийн хөтөлбөр)

Тэмдэглэл

1. Ландау L. D., Lifshits E. M. Онолын физик: Сурах бичиг. гарын авлага: Их дээд сургуулиудад зориулсан. 10 ботид T. 2 Талбайн онол. - 8 дахь хэвлэл, хэвшмэл. - М.: FIZMATLIT, 2001. - 536 х. - ISBN 5-9221-0056-4 (2-р боть), Ч. 5 Тогтмол цахилгаан соронзон орон, 38-р зүйл жигд хөдөлж буй цэнэгийн талбар, 132-р тал
2. Ландау L. D., Lifshits E. M. Онолын физик: Сурах бичиг. гарын авлага: Их дээд сургуулиудад зориулсан. 10 ботид T. 3. Квант механик (харьцангуй бус онол). - 5-р хэвлэл, хэвшмэл. - М.: Физматлит, 2002. - 808 х. - ISBN 5-9221-0057-2 (3-р боть), ch. 3 Schrödinger equation, p 17 Schrödinger equation, p. 74
3. G. Бете Квантын механик. - нэг. англи хэлнээс, ed. В.Л.Бонч-Бруевич, “Мир”, М., 1965, 1-р хэсэг Атомын бүтцийн онол, Ч. 1 Шредингерийн тэгшитгэл ба түүнийг шийдвэрлэх ойролцоо арга, х. арван нэгэн
4. R. E. Peierls Байгалийн хуулиуд. эгнээ англи хэлнээс засварласан проф. I. M. Халатникова, Улсын физик-математикийн уран зохиолын хэвлэлийн газар, М., 1959, шат. 20000 хувь, 339 х., Ч. 9 “Өндөр хурдтай электронууд”, догол мөр “Өндөр хурдтай хүч. Бусад хүндрэлүүд", х. 263
5. Л.Б.Окун... z Энгийн бөөмсийн физикийн анхан шатны танилцуулга, М., Наука, 1985, Номын сан “Квант”, боть. 45, х "Виртуал бөөмс", х. 57.
6. Novi Comm. Акад. Sc. Имп. Petropolitanae, v. IV, 1758, х. 301.
7. Epinus F.T.U.Цахилгаан ба соронзонгийн онол. - Л.: ЗХУ-ын ШУА, 1951. - 564 х. - (Шинжлэх ухааны сонгодог). - 3000 хувь.
8. Абел Социн (1760) Acta Helvetica, боть. 4, хуудас 224-225.
9. Ж.Престли. Анхны туршилтаар цахилгаан эрчим хүчний түүх ба өнөөгийн байдал. Лондон, 1767, х. 732.
10. Жон Робисон Механик философийн систем(Лондон, Англи: Жон Мюррей, 1822), боть. 4. 68-р хуудсанд Робисон 1769 онд ижил цэнэгийн бөмбөрцөг хоорондын үйлчлэлийн хүчний хэмжилтээ нийтэлсэн бөгөөд мөн энэ салбарын судалгааны түүхийг дүрсэлж, Апинус, Кавендиш, Кулон нарын нэрийг тэмдэглэсэн байна. 73-р хуудсанд зохиогч хүч нь өөрчлөгддөг гэж бичжээ x−2,06.
11. С.Р.Филонович “Кавендиш, Кулон ба электростатик”, М., “Мэдлэг”, 1988, BBK 22.33 F53, ch. "Хуулийн хувь заяа", х. 48
12. Р.Фейнман, Р.Лэйтон, М.Сэндс, Фейнман Физикийн лекцүүд, боть. 5, "Цахилгаан ба соронзон", орчуулга. англи хэлнээс, ed. Я.А.Смородинский, ред. 3, М., Редакцийн URSS, 2004, ISBN 5-354-00703-8 (Цахилгаан ба соронзон), ISBN 5-354-00698-8 (Бүрэн ажил), ch. 4 "Электростатик", 1-р зүйл "Статик", х. 70-71;
13. Р.Фейнман, Р.Лэйтон, М.Сэндс, Фейнман Физикийн лекцүүд, боть. 5, "Цахилгаан ба соронзон", орчуулга. англи хэлнээс, ed. Я.А.Смородинский, ред. 3, М., Редакцийн URSS, 2004, ISBN 5-354-00703-8 (Цахилгаан ба соронзон), ISBN 5-354-00698-8 (Бүрэн ажил), ch. 5 "Гауссын хуулийг хэрэглэх нь", 10-р зүйл "Дамжуулагчийн хөндийн доторх талбар", х. 106-108;
14. Э.Р.Уильямс, Ж.Э.Фаллер, Х.А.Хилл "Куломын хуулийн шинэ туршилт: Фотоны амрах массын лабораторийн дээд хязгаар", Физик. Илч. Летт. 26, 721-724 (1971);
15. W. E. Lamb, R. C. RetherfordБогино долгионы аргаар устөрөгчийн атомын нарийн бүтэц (Англи хэл) // Физик тойм. - T. 72. - No 3. - P. 241-243.
16. 1 2 Р.Фейнман, Р.Лэйтон, М.Сэндс, Фейнман Физикийн лекцүүд, боть. 5, "Цахилгаан ба соронзон", орчуулга. англи хэлнээс, ed. Я.А.Смородинский, ред. 3, М., Редакцийн URSS, 2004, ISBN 5-354-00703-8 (Цахилгаан ба соронзон), ISBN 5-354-00698-8 (Бүрэн ажил), ch. 5 "Гауссын хуулийг хэрэглэх нь", 8-р зүйл "Куломын хууль үнэн зөв үү?", х. 103;
17. CODATA (Шинжлэх ухаан, технологийн мэдээллийн хороо)
18. Берестецкий, В.Б., Лифшиц, Е.М., Питаевский, Л.П.Квантын электродинамик. - 3 дахь хэвлэл, шинэчилсэн. - М.: Наука, 1989. - P. 565-567. - 720 секунд. - (“Онолын физик”, IV боть). - ISBN 5-02-014422-3
19. Неда СадоогиХүчтэй соронзон орон дахь QED-ийн өөрчлөгдсөн Кулоны потенциал (Англи).
20. Okun L. B. "Элементар бөөмсийн физик", ред. 3-р, М., “Редакцийн URSS”, 2005, ISBN 5-354-01085-3, BBK 22.382 22.315 22.3o, ch. 2 “Таталцал. Электродинамик", "Вакуум туйлшрал", х. 26-27;
21. “Бичил ертөнцийн физик”, Ch. ed. Д.В.Ширков, М., “Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь”, 1980, 528 х., ил., 530.1(03), F50, арт. "Үр дүнтэй цэнэг", зохиогч. Урлаг. Д.В.Ширков, 496-р тал;
22. Яворский B. M. "Инженерүүд болон их сургуулийн оюутнуудад зориулсан физикийн гарын авлага" / B. M. Yavorsky, A. A. Detlaf, A. K. Лебедев, 8-р хэвлэл, шинэчилсэн найруулга. ба илтгэл, М.: Оникс хэвлэлийн газар ХХК, Мир ба Боловсрол хэвлэлийн газар ХХК, 2006, 1056 х.: ил., ISBN 5-488-00330-4 (Оникс хэвлэлийн газар ХХК), ISBN 5-94666 -260- 0 (Publishing House Mir and Education LLC), ISBN 985-13-5975-0 (Harvest LLC), UDC 530 (035) BBK 22.3, Ya22, “Applications”, “Fundamental физик тогтмолууд”, хамт . 1008;
23. Uehling E.A., Физик. Илч., 48, 55, (1935)
24. “Мезон ба талбайнууд” S. Schweber, G. Bethe, F. Hoffmann 1-р боть Талбарууд ch. 5 Диракын тэгшитгэлийн шинж чанарууд х 2. Сөрөг энергитэй төлөвүүд c. 56, бүлэг. 21 Дахин хэвийн болгох, 5-р зүйл 336-аас вакуум туйлшрал
25. А.Б.Мигдал “Хүчтэй талбайн вакуум туйлшрал ба пионы конденсаци”, “Физикийн шинжлэх ухааны дэвшил”, 123-р тал, v. 3, 1977, 11-р сар, х. 369-403;
26. Спиридонов О.П.“Бүх нийтийн физик тогтмолууд”, М., “Гэгээрэл”, 1984, х. 52-53;

Уран зохиол

1. Филонович S. R. Сонгодог хуулийн хувь заяа. - М., Наука, 1990. - 240 х., ISBN 5-02-014087-2 (Квант номын сан, дугаар 79), лавлагаа. 70500 хувь

• Физик хуулиуд
• Электростатик

Кулоны хууль

Кулоны хууль- хоёр тасаршгүй цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хэмжээ ба шууд хүчийг тодорхойлдог электростатикийн үндсэн хуулиудын нэг. Энэ хуулийг анх 1773 онд Хенри Кавендиш туршилтаар хангалттай нарийвчлалтайгаар тогтоожээ. Тэрээр үр дүнгээ нийтэлэлгүйгээр бөмбөрцөг конденсаторын аргыг боловсруулсан. 1785 онд уг хуулийг Чарльз Куломб тусгай мушгих хавчааруудын тусламжтайгаар байгуулжээ.

Визначення

вектор хэлбэрийн хувьд:

F 12 = k ⋅ q 1 ⋅ q 2 r 12 3 r 12 (\displaystyle \mathbf (F_(12)) =k\cdot (\frac (q_(1)\cdot q_(2))(r_(12)) ^(3)))\mathbf (r_(12)) ,

Харилцан үйлчлэлийн хүч нь цэнэгүүдтэй ижил чиглэлд чиглэгддэг бөгөөд үүгээрээ ижил төстэй цэнэгүүд бие биенээ татдаг бөгөөд Кулоны хуулиар тодорхойлогддог хүчнүүд нэмэлт юм.

Хуулийг боловсруулахын тулд дараахь оюун санааг ариусгах шаардлагатай.

1. Цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох цэнэгийн нарийвчлал нь биеийн хэмжээнээс хамааран илүү их байж болно.
2. Хагаршгүй цэнэгүүд. Удаан үргэлжилсэн тохиолдолд нурж буй цэнэгт соронзон орон нэмэх шаардлагатай.
3. Хууль нь вакуум дахь төлбөрт зориулагдсан болно.

Электростатик болсон

Пропорциональ коэффициент кҮүнийг цахилгаан статик ган гэж нэрлэдэг. Vіn устах нэгжийг сонгохдоо худлаа. Тиймээс Олон улсын систем нь нэгжтэй (CI)

K = 1 4 π ε 0 ≈ (\displaystyle k=(\frac (1)(4\pi \varepsilon _(0)))\ойролцоогоор ) 8.987742438 109 Н м2 Cl-2,

de ε 0 (\displaystyle \varepsilon _(0)) - цахилгаан болсон. Кулоны хууль дараах байдалтай байна.

F 12 = 1 4 π ε 0 q 1 q 2 r 12 3 r 12 (\displaystyle \mathbf (F) _(12)=(\frac (1)(4\pi \varepsilon _(0))))(\ frac (q_(1)q_(2))(r_(12)^(3)))\mathbf (r) _(12)) .

Сүүлийн гурван жилийн хугацаанд зарим өөрчлөлтийн гол систем нь GHS систем байв. GHS системийн нэг төрөл болох Гауссын нэгжийн системийн үндсэн дээр олон тооны сонгодог физик уран зохиол бичигдсэн байдаг. Түүний цэнэгийн нэгжийг ийм байдлаар зохион байгуулдаг к=1 ба Кулоны хууль дараах хэлбэртэй байна.

F 12 = q 1 q 2 r 12 3 r 12 (\displaystyle \mathbf (F) _(12)=(\frac (q_(1)q_(2))((r)_(12)^(3) ))\mathbf (r) _(12)) .

Кулоны хуулийн ижил төстэй хэлбэр нь атомын физикт квант химийн урвалд ашиглагддаг атомын системд байж болно.

Дунд нь Кулоны хууль

Дунд хэсэгт цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч туйлшралын үр дүнд өөрчлөгддөг. Нэг төрлийн изотроп орчны хувьд энэ орчны пропорциональ утгын шинж чанарт өөрчлөлт гардаг бөгөөд үүнийг диэлектрик ган эсвэл диэлектрик нэвтрэлт гэж нэрлэдэг ба ε (\displaystyle \varepsilon) гэж нэрлэдэг. CI систем дэх Кулоны хүч иймэрхүү харагдаж байна

F 12 = 1 4 π ε ε 0 q 1 q 2 r 12 3 r 12 (\displaystyle \mathbf (F) _(12)=(\frac (1)(4\pi \varepsilon \varepsilon _(0)) )(\frac (q_(1)q_(2))(r_(12)^(3)))\mathbf (r) _(12)) .

Диэлектрик нь нэгтэй маш ойрхон болсон тул энэ тохиолдолд вакуумын томъёог хангалттай нарийвчлалтайгаар тодорхойлж болно.

Нээлтийн түүх

Цахилгаанжуулсан биетүүдийн харилцан үйлчлэл нь хүнд талбайн квадраттай ижил пропорциональ хуулинд захирагддаг гэсэн таамаглалыг 18-р зууны дунд үед үр удам нь олон удаа тодорхойлж байсан. 1770-аад оны эхээр Генри Кавендиш туршилтаар нээсэн боловч үр дүнгээ нийтлээгүй бөгөөд зөвхөн 19-р зууны төгсгөлд л мэдэгдэв. миний архив хэвлэгдсэний дараа. Чарльз Кулон 1785 оны хуулийг Францын Шинжлэх Ухааны Академид өгсөн хоёр дурсамж номондоо нийтэлжээ. 1835 онд Карл Гаус Кулоны хуулийн үндсэн дээр гаргасан Гаусын теоремыг нийтлэв. Гаусын теоремийн дагуу Кулоны хууль нь электродинамикийн үндсэн зарчимд багтдаг.

Хуулиа буцаах

Кавендишийн аргыг ашиглан хийсэн хуурай газрын оюун ухаанд хийсэн туршилтын макроскопийн шинжилгээнд rКулоны хуульд 6·10−16-аас илүү 2-ыг хуваах боломжгүй. Альфа бөөмсийг тараах туршилтаас харахад 10−14 м-ийн зайд Кулоны хууль зөрчигддөггүй, нөгөө талаас, ийм зайд цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийг дүрслэхийн тулд аль нь ойлгогдож байна. хууль томъёолсон (эрх мэдлийн тухай ойлголт нь ня), мэдрэмжтэй зарцуулах . Энэхүү өргөн цар хүрээтэй газар нь квант механикийн хуулиудтай байдаг.

Кулоны хуулийг квант электродинамикийн өв залгамжлалын нэг болгон ашиглаж болох бөгөөд үүний хүрээнд цэнэглэх давтамжуудын харилцан үйлчлэл нь виртуал фотонуудын солилцоог хамардаг. Үүний үр дүнд квант электродинамикийн зарчмуудыг турших туршилтуудын дараа Кулоны хуулийг турших боломжтой. Тиймээс электрон ба позитроныг устгах туршилтууд нь квант электродинамикийн хуулиуд 10−18 м-ийн зайд хамаарахгүй болохыг харуулж байна.

Див. бас

• Гаусын теорем
• Лоренцын хүч

Жерела

• Гончаренко С.У.Физик: Үндсэн хууль, томьёо.. - К.: Либид, 1996. - 47 х.
• Кучерук И. М., Горбачук И. Т., Луцик П.П.Цахилгаан ба соронзон // Загалын физикийн курс. - К.: Техника, 2006. - T. 2. - 456 х.
• Фриш С.Е., Тиморева А.В.Цахилгаан ба цахилгаан соронзон хайрцаг // Гадаад физикийн курс. - К.: Радянская сургууль, 1953. - T. 2. - 496 х.
• Физик нэвтэрхий толь бичиг / Ed. A. M. Прохорова. - М.: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг, 1990. - T. 2. - 703 х.
• Сивухин Д.В.Цахилгаан эрчим хүч // Физикийн ерөнхий курс. - М.: Физматлит, 2009. - T. 3. - 656 х.

Тэмдэглэл

1. А б Хуурай цэнэгүүдийн урсац нь гэрлийнхээс хамаагүй бага байдаг тул Кулоны хуулийг нягт хэрэглэж болно.
2. А б Y -- Coulomb (1785a) "Premier memoire sur l'électricité et le magnétisme," , хуудас 569-577 -- зүүлт нь ижил цэнэг оруулахад зориулж хүчээр хийгдсэн:
   

   Хуудас 574: Il résulte donc де ces trois essais, Que л "үйл ажиллагааны répulsive Que Les deux balles électrifées де ла même байгаль d"électricité exercent л"Une Sur l"autre, костюм ла raison урвуу ду Carré DES зай.

   Орчуулга: Мөн эдгээр гурван дүгнэлтээс харахад ижил шинж чанартай цахилгаанаар цэнэглэгдсэн хоёр цахилгаанжуулсан ороомгийн хоорондох хүч нь зайны квадрат хүртэлх хязгаарлагдмал пропорционалийн хуулийг дагаж мөрддөг.

   Y -- Coulomb (1785b) "Second memoire sur l'électricité et le magnétisme," Royale des Sciences академийн түүх, хуудас 578-611. - Зэргэлдээ цэнэгтэй биетүүд пропорциональ харьцаанаас болж хүчээр татагддагийг зүүлт харуулсан.

3. Олон улсын системд цахилгаан цэнэг биш, харин цахилгаан гүйдлийн амперын нэгжийг үндсэн нэгж гэж үздэг бөгөөд электродинамикийн үндсэн түвшинг 4 π үржүүлэгчгүйгээр бичдэгтэй холбоотой ийм тодорхой нийлмэл үндэслэлийн томьёог сонгосон. (\displaystyle 4 \pi ) .

Кулоны хууль

Ирина Рудерфер

Кулоны хууль бол цэгийн цахилгаан цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн тухай хууль юм.

Үүнийг 1785 онд Кулон нээсэн. Металл бөмбөлөгтэй олон тооны туршилт хийсний дараа Чарльз Кулон хуулийн дараах томъёоллыг өгсөн.

Вакуум дахь хоёр цэгийн суурин цэнэгтэй биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглүүлж, цэнэгийн модулийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.
Хууль үнэн зөв байхын тулд дараахь зүйлийг хийх шаардлагатай гэдгийг анхаарах нь чухал юм.
1. цэнэгийн цэгийн шинж чанар - өөрөөр хэлбэл цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох зай нь тэдгээрийн хэмжээнээс хамаагүй их байдаг.
2.тэдний хөдөлгөөнгүй байдал. Үгүй бол нэмэлт нөлөөллийг анхаарч үзэх хэрэгтэй: хөдөлж буй цэнэгийн соронзон орон ба өөр хөдөлж буй цэнэг дээр үйлчлэх Лоренцын нэмэлт хүч.
3.вакуум дахь харилцан үйлчлэл.
Гэсэн хэдий ч, зарим зохицуулалтыг хийснээр энэ хууль нь зөөвөрлөгч дэх цэнэгийн харилцан үйлчлэл болон хөдөлж буй цэнэгийн хувьд хүчинтэй байна.

C. Coulomb-ийн томъёололд вектор хэлбэрээр хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

Энд F1,2 нь 2 цэнэг дээр 1 цэнэг үйлчлэх хүч; q1,q2 - цэнэгийн хэмжээ; - радиус вектор (1-р цэнэгээс 2-р цэнэг хүртэл чиглэсэн вектор ба үнэмлэхүй утгаараа цэнэгийн хоорондох зайтай тэнцүү - r12); k - пропорциональ байдлын коэффициент. Тиймээс, хууль нь цэнэгүүд шиг цэнэгүүдийг няцаах (мөн төлбөрөөс ялгаатай нь татах) гэдгийг харуулж байна.

Үр тарианы эсрэг индүүдэж болохгүй!

Хэдэн мянган жилийн турш цахилгаан байдгийг мэдсэн хүмүүс зөвхөн 18-р зуунд үүнийг шинжлэх ухааны үүднээс судалж эхэлсэн. (Энэ асуудлыг шийдэж байсан тэр үеийн эрдэмтэд цахилгааныг физикээс тусдаа шинжлэх ухаан гэж тодорхойлж, өөрсдийгөө "цахилгаанчин" гэж нэрлэсэн нь сонирхолтой юм.) Цахилгаан эрчим хүчний тэргүүлэх анхдагчдын нэг бол Чарльз Августин де Кулон юм. Төрөл бүрийн электростатик цэнэг агуулсан биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг сайтар судалж үзээд тэрээр одоо өөрийн нэрээр нэрлэгдсэн хуулийг боловсруулсан. Үндсэндээ тэрээр туршилтаа дараах байдлаар хийсэн: янз бүрийн цахилгаан статик цэнэгийг хамгийн нимгэн утаснуудад дүүжлэгдсэн хоёр жижиг бөмбөлөг рүү шилжүүлсний дараа бөмбөлгүүдтэй суспензүүд ойртож байв. Тэд хангалттай ойртоход бөмбөлгүүд бие биедээ татагдаж (цахилгаан цэнэгийн эсрэг туйлтай) эсвэл түлхэгдэж эхлэв (нэг туйлт цэнэгийн хувьд). Үүний үр дүнд утаснууд нь босоо тэнхлэгээс нэлээд том өнцгөөр хазайсан бөгөөд энэ үед цахилгаан статик таталцал эсвэл түлхэлтийн хүчийг таталцлын хүчээр тэнцвэржүүлсэн. Кулон хазайлтын өнцгийг хэмжиж, бөмбөлгүүдийн масс ба суспензийн уртыг мэдсэнийхээ дараа бөмбөлгүүдийн өөр өөр зайд цахилгаан статик харилцан үйлчлэлийн хүчийг тооцоолж, эдгээр өгөгдөл дээр үндэслэн эмпирик томъёог гаргажээ.

Энд Q ба q нь цахилгаан статик цэнэгийн хэмжээ, D нь тэдгээрийн хоорондох зай, k нь туршилтаар тодорхойлсон Кулоны тогтмол юм.

Кулоны хуулийн хоёр сонирхолтой зүйлийг нэн даруй тэмдэглэе. Нэгдүгээрт, математик хэлбэрээр энэ нь Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуулийг давтдаг, хэрэв бид массыг цэнэгээр, Ньютоны тогтмолыг Кулоны тогтмолоор сольсон бол. Мөн энэ ижил төстэй байдлын бүх шалтгаан бий. Орчин үеийн квант талбайн онолын дагуу физик биетүүд хоорондоо амрах массгүй энгийн энерги зөөгч бөөмс - фотон эсвэл гравитонуудыг солилцох үед цахилгаан ба таталцлын орон хоёулаа үүсдэг. Тиймээс, таталцал ба цахилгааны шинж чанарын илэрхий ялгааг үл харгалзан эдгээр хоёр хүч нь нийтлэг зүйлтэй байдаг.

Хоёр дахь чухал тэмдэглэл нь Кулоны тогтмолтой холбоотой. Шотландын онолын физикч Жеймс Клерк Максвелл цахилгаан соронзон орны ерөнхий тодорхойлолтыг Максвеллийн тэгшитгэлийн системийг гаргаж ирэхэд Кулоны тогтмол нь гэрлийн хурдтай шууд хамааралтай болох нь тогтоогдсон c. Эцэст нь Альберт Эйнштейн харьцангуйн онолын хүрээнд c нь дэлхийн суурь тогтмолын үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулсан. Ийнхүү ширээний физик туршилтын үндсэн дээр хийсэн энгийн дүгнэлтээс эхлээд өмнө нь олж авсан үр дүнг шингээж, орчин үеийн шинжлэх ухааны хамгийн хийсвэр бөгөөд түгээмэл онолууд хэрхэн аажмаар хөгжиж байгааг ажиглаж болно.
http://elementy.ru/trefil/coulomb_law
http://www.fieldphysics.ru/coulombs_law/
http://www.vnz.ru/spravki/zakon-Kulona.html

Д.Жианколигийн материалд үндэслэсэн нийтлэлүүд. "Физик хоёр боть" 1984 2-р боть.

Цахилгаан цэнэгүүдийн хооронд хүч байдаг. Энэ нь цэнэгийн хэмжээ болон бусад хүчин зүйлээс хэрхэн хамаардаг вэ?
Энэ асуултыг 1780-аад онд Францын физикч Шарль Кулон (1736-1806) судалжээ. Тэрээр таталцлын тогтмолыг тодорхойлохын тулд Кавендишийн ашигласантай маш төстэй мушгих тэнцвэрийг ашигласан.
Хэрэв утас дээр дүүжлэгдсэн бариулын төгсгөлд бөмбөгөнд цэнэг хийвэл саваа бага зэрэг хазайж, утас мушгиж, утасны эргэлтийн өнцөг нь цэнэгүүдийн хооронд үйлчлэх хүчтэй пропорциональ байна ( мушгих тэнцвэр ). Энэ төхөөрөмжийг ашиглан Кулон цэнэгийн хэмжээ ба тэдгээрийн хоорондын зайнаас хүч хамаарлыг тодорхойлсон.

Тухайн үед цэнэгийн хэмжээг нарийн тодорхойлох багаж хэрэгсэл байгаагүй ч Кулон тодорхой хэмжээний цэнэгийн харьцаатай жижиг бөмбөлгүүдийг бэлдэж чаджээ. Хэрэв цэнэглэгдсэн дамжуулагч бөмбөгийг яг ижил цэнэггүй бөмбөгтэй шүргэлцүүлбэл тэгш хэмийн улмаас эхний бөмбөг дээрх цэнэгийг хоёр бөмбөлгийн хооронд тэнцүү хуваарилна гэж тэр тайлбарлав.
Энэ нь түүнд 1/2, 1/4 гэх мэт төлбөрийг хүлээн авах чадвартай болсон. анхныхаас.
Цэнэгүүдийн индукцтэй холбоотой зарим хүндрэл бэрхшээлийг үл харгалзан Кулон нэг цэнэглэгдсэн биет өөр нэг жижиг цэнэгтэй биед үйлчлэх хүч нь тэдгээрийн цахилгаан цэнэгтэй шууд пропорциональ гэдгийг нотолж чадсан юм.
Өөрөөр хэлбэл, эдгээр биеийн аль нэгний цэнэг хоёр дахин нэмэгдвэл хүч нь мөн хоёр дахин нэмэгдэнэ; Хэрэв хоёр биеийн цэнэгийг нэгэн зэрэг хоёр дахин нэмэгдүүлбэл хүч дөрөв дахин их болно. Биеийн хоорондох зай тогтмол байх тохиолдолд энэ нь үнэн юм.
Бие хоорондын зайг өөрчилснөөр Кулон тэдгээрийн хооронд үйлчлэх хүч нь зайны квадраттай урвуу хамааралтай болохыг олж мэдэв: хэрэв зай хоёр дахин нэмэгдвэл хүч дөрөв дахин бага болно.

Нэг жижиг цэнэгтэй бие (цэгэн цэнэг, өөрөөр хэлбэл орон зайн хэмжээсгүй материаллаг цэг шиг бие) өөр цэнэглэгдсэн биед үйлчлэх хүч нь тэдгээрийн цэнэгийн үржвэртэй пропорциональ байна гэж Кулон дүгнэжээ. Q 1 ба Q 2 бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна:

Энд к- пропорциональ байдлын коэффициент.
Энэ харилцааг Кулоны хууль гэж нэрлэдэг; түүний хүчинтэй байдал нь Кулонбын анхны, хуулбарлахад хэцүү туршилтаас хамаагүй илүү нарийвчлалтай туршилтаар батлагдсан. Экспонент 2 нь одоогоор 10 -16 нарийвчлалтайгаар тогтоогдсон, i.e. энэ нь 2 ± 2×10 -16-тай тэнцүү байна.

Бид одоо шинэ хэмжигдэхүүн - цахилгаан цэнэгтэй харьцаж байгаа тул томъёоны тогтмол k нь нэгтэй тэнцүү байхаар хэмжих нэгжийг сонгож болно. Үнэн хэрэгтээ ийм нэгжийн системийг саяхныг хүртэл физикт өргөн ашигладаг байсан.

Бид цахилгаан статик цэнэгийн нэгж SGSE ашигладаг CGS (сантиметр-грам-секунд) системийн тухай ярьж байна. Тодорхойлолтоор бие биенээсээ 1 см зайд байрладаг тус бүр нь 1 SGSE-ийн цэнэгтэй хоёр жижиг бие нь 1 динийн хүчээр харилцан үйлчилдэг.

Харин одоо цэнэгийг SI системд ихэвчлэн илэрхийлдэг бөгөөд түүний нэгж нь кулон (C) юм.
Цахилгаан гүйдэл ба соронзон орны хувьд бид кулонын нарийн тодорхойлолтыг дараа нь өгөх болно.
SI системд тогтмол кхэмжээтэй байна к= 8.988×10 9 Нм 2 / Кл 2.

Энгийн объектуудын (сам, хуванцар захирагч гэх мэт) үрэлтийн улмаас цахилгаанжуулалтын явцад үүсэх цэнэг нь микрокулом ба түүнээс бага хэмжээтэй (1 мкС = 10 -6 С) дарааллаар байна.
Электроны цэнэг (сөрөг) ойролцоогоор 1.602×10 -19 С байна. Энэ нь мэдэгдэж байгаа хамгийн бага төлбөр юм; энэ нь үндсэн утгатай бөгөөд тэмдэгтээр илэрхийлэгддэг д, үүнийг ихэвчлэн энгийн цэнэг гэж нэрлэдэг.
д= (1.6021892 ± 0.0000046)×10 -19 С, эсвэл д≈ 1.602×10 -19 Кл.

Бие электроны нэг хэсгийг олж авах эсвэл алдаж чадахгүй тул биеийн нийт цэнэг нь энгийн цэнэгийн бүхэл үржвэр байх ёстой. Тэд цэнэгийг квантчилсан (өөрөөр хэлбэл энэ нь зөвхөн дискрет утгыг авч болно) гэж хэлдэг. Гэсэн хэдий ч электрон цэнэгээс хойш дЭнэ нь маш бага, бид ихэвчлэн макроскопийн цэнэгийн салангид байдлыг анзаардаггүй (1 мкС цэнэг нь ойролцоогоор 10 13 электронтой тохирч байна) цэнэгийг тасралтгүй гэж үздэг.

Кулоны томьёо нь нэг цэнэг нөгөө цэнэгт үйлчлэх хүчийг тодорхойлдог. Энэ хүч нь цэнэгийг холбосон шугамын дагуу чиглэнэ. Хэрэв цэнэгийн шинж тэмдгүүд ижил байвал цэнэгүүдэд үйлчлэх хүч нь эсрэг чиглэлд чиглэнэ. Хэрэв цэнэгийн шинж тэмдгүүд өөр байвал цэнэг дээр ажиллаж байгаа хүчнүүд бие бие рүүгээ чиглэнэ.
Ньютоны гуравдахь хуулийн дагуу нэг цэнэг нөгөөд үйлчлэх хүч нь эхний цэнэгтэй хоёр дахь цэнэг үйлчилж байгаатай тэнцүү ба эсрэг чиглэлтэй болохыг анхаарна уу.
Кулоны хуулийг Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хуультай адил вектор хэлбэрээр бичиж болно.

Хаана Ф 12 - цэнэг дээр ажиллах хүчний вектор Q 1 цэнэглэх тал Q 2,
- төлбөр хоорондын зай,
-аас чиглэсэн нэгж вектор Q 2 к Q 1.
Томъёо нь зөвхөн хоорондын зай нь өөрийн хэмжээсээс хамаагүй их биетүүдэд хамаарна гэдгийг санах нь зүйтэй. Хамгийн тохиромжтой нь эдгээр нь цэгийн төлбөр юм. Хязгаарлагдмал хэмжээтэй биетүүдийн хувьд зайг хэрхэн тооцоолох нь үргэлж тодорхой байдаггүй rтэдгээрийн хооронд, ялангуяа цэнэгийн хуваарилалт жигд бус байж болох тул. Хэрэв хоёр бие нь жигд цэнэгийн тархалттай бөмбөрцөг юм rбөмбөрцгийн төвүүдийн хоорондох зайг хэлнэ. Томъёо нь нэг цэнэгээс өгөгдсөн цэнэгт үйлчлэх хүчийг тодорхойлдог гэдгийг ойлгох нь бас чухал юм. Хэрэв систем нь хэд хэдэн (эсвэл олон) цэнэглэгдсэн биетүүдийг багтаасан бол өгөгдсөн цэнэг дээр ажиллах хүч нь үлдсэн цэнэгийн хэсэгт үйлчлэх хүчний үр дүн (векторын нийлбэр) болно. Кулоны хуулийн томьёоны тогтмол k нь ихэвчлэн өөр тогтмолоор илэрхийлэгддэг. ε 0 , холбоотой гэж нэрлэгддэг цахилгаан тогтмол кхарьцаа k = 1/(4πε 0). Үүнийг харгалзан Кулоны хуулийг дараах байдлаар дахин бичиж болно.

өнөөдөр хамгийн өндөр нарийвчлалтай хаана байна

эсвэл дугуйрсан

Цахилгаан соронзон онолын бусад ихэнх тэгшитгэлийг бичихэд хялбаршуулсан болно ε 0 , учир нь 4πэцсийн үр дүн нь ихэвчлэн богиносдог. Тиймээс бид Кулонбын хуулийг ерөнхийд нь дараах байдлаар ашиглах болно.

Кулоны хууль нь тайван байдалд байгаа хоёр цэнэгийн хооронд үйлчлэх хүчийг тодорхойлдог. Цэнэг хөдөлж байх үед тэдгээрийн хооронд нэмэлт хүч үүсдэг бөгөөд бид үүнийг дараагийн бүлгүүдэд авч үзэх болно. Энд зөвхөн амарч байх үеийн төлбөрийг авч үзнэ; Цахилгаан эрчим хүчний судалгааны энэ хэсгийг нэрлэдэг электростатик.

Үргэлжлэл бий. Дараах нийтлэлийн талаар товч дурдвал:

Цахилгаан орон нь цахилгаан соронзон орны хоёр бүрэлдэхүүн хэсгийн нэг бөгөөд цахилгаан цэнэгтэй бие, бөөмсийн эргэн тойронд орших вектор талбар буюу соронзон орон өөрчлөгдөх үед үүсдэг.

Сэтгэгдэл, саналыг хүлээн авч, урьж байна!

Цахилгаан эрчим хүчний тухай ойлголт. Цахилгаанжуулалт. Дамжуулагч, хагас дамжуулагч ба диэлектрик. Элементар цэнэг ба түүний шинж чанарууд. Кулоны хууль. Цахилгаан талбайн хүч. Суперпозиция зарчим. Цахилгаан орон нь харилцан үйлчлэлийн илрэл юм. Энгийн диполийн цахилгаан орон.

Цахилгаан гэдэг нэр томъёо нь Грекийн электрон (хув) гэсэн үгнээс гаралтай.

Цахилгаанжуулалт гэдэг нь цахилгаан энергийг бие махбодид дамжуулах үйл явц юм.

цэнэглэх. Энэ нэр томъёог 16-р зуунд Английн эрдэмтэн, эмч Гилберт нэвтрүүлсэн.

ЦАХИЛГААН ЦЭНЭГ ГЭДЭГ БИЕ ЭСВЭЛ БӨӨСНИЙ ОРОХ, ЦАХИЛГААН СОРОНГЕНИЙН ХААРИЛЦАХ ХЭРЭГЖҮҮЛЭГЧИЙГ ОНЦЛОХ, ХҮЧ, ЭРЧИМ ХҮЧИЙГ ТОДОРХОЙЛдог ФИЗИК СКАЛАР хэмжигдэхүүн юм.

Цахилгаан цэнэгийн шинж чанарууд:

1. Байгальд хоёр төрлийн цахилгаан цэнэг байдаг. Эерэг (арьсыг үрсэн шилэн дээр тохиолддог) ба сөрөг (үслэг эдлэлд үрсэн эбонит дээр тохиолддог).

2. Цэнэгүүд шиг няцаах, цэнэг татахаас ялгаатай.

3. Цэнэг тээгч бөөмсгүйгээр (электрон, протон, позитрон гэх мэт) цахилгаан цэнэг БАЙДАГГҮЙ. Жишээлбэл, электрон болон бусад энгийн цэнэгтэй бөөмсөөс цахилгаан цэнэгийг арилгах боломжгүй.

4. Цахилгаан цэнэг нь салангид, өөрөөр хэлбэл. Аливаа биеийн цэнэг нь бүхэл үржвэр юм энгийн цахилгаан цэнэг д(e = 1.6 10 -19 C). Электрон (жишээ нь.= 9,11 10 -31 кг) ба протон (t p = 1.67 10 -27 кг) нь энгийн сөрөг ба эерэг цэнэгийн тээвэрлэгчид юм (Бутархай цахилгаан цэнэгтэй бөөмсийг мэддэг: – 1/3 д ба 2/3 e - Энэ кварк ба антикваркууд , гэхдээ тэдгээр нь чөлөөт төлөвт олдсонгүй).

5. Цахилгаан цэнэг - хэмжээ харьцангуй инвариант , тэдгээр. нь жишиг хүрээнээс хамаарахгүй бөгөөд энэ нь цэнэг хөдөлж байгаа эсэхээс хамаарахгүй гэсэн үг юм.

6. Туршилтын өгөгдлүүдийг нэгтгэн дүгнэснээр энэ нь тогтоогдсон байгалийн үндсэн хууль - цэнэгийн хадгалалтын хууль: алгебрийн нийлбэр

Аливаа хаалттай системийн цахилгаан цэнэгийн МА(гадны биетэй цэнэг солилцдоггүй систем) Энэ системд ямар процесс явагдахаас үл хамааран өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Энэ хуулийг 1843 онд Английн физикч туршилтаар баталжээ

М.Фарадей ( 1791-1867) болон бусад нь бөөмс ба эсрэг бөөмс үүсэх, устах замаар батлагдсан.

Цахилгаан цэнэгийн нэгж (үүсмэл нэгж, учир нь энэ нь гүйдлийн нэгжээр тодорхойлогддог) - зүүлт (C): 1 C - цахилгаан цэнэг,

дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор 1 секундын хугацаанд 1 А гүйдлийн хүчдлээр дамжин өнгөрөх.

Байгаль дээрх бүх бие нь цахилгаанжих чадвартай, өөрөөр хэлбэл. цахилгаан цэнэгийг олж авах. Биеийн цахилгаанжуулалтыг янз бүрийн аргаар хийж болно: контакт (үрэлт), электростатик индукц

гэх мэт. Аливаа цэнэглэх үйл явц нь цэнэгүүдийг салгахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь биеийн аль нэгэнд (эсвэл биеийн зарим хэсэгт) илүүдэл эерэг цэнэг, нөгөө хэсэгт (эсвэл биеийн бусад хэсэгт) сөрөг цэнэгийн илүүдэл гарч ирдэг. бие). Биед агуулагдах хоёр тэмдгийн цэнэгийн нийт тоо өөрчлөгдөхгүй: эдгээр цэнэгийг зөвхөн биетүүдийн хооронд дахин хуваарилдаг.

Бие нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдээс бүрддэг тул биеийг цахилгаанжуулах боломжтой. Биеийг цахилгаанжуулах явцад чөлөөт төлөвт байгаа электрон, ионууд хөдөлж болно. Протонууд цөмд үлддэг.

Чөлөөт цэнэгийн агууламжаас хамааран биеийг дараахь байдлаар хуваана дамжуулагч, диэлектрик ба хагас дамжуулагч.

Кондукторууд- цахилгаан цэнэг бүхэл эзэлхүүнээрээ холилдож болох бие. Кондукторуудыг хоёр бүлэгт хуваадаг.

1) нэгдүгээр төрлийн дамжуулагчид (металл) - руу шилжүүлэх

тэдгээрийн цэнэг (чөлөөт электронууд) нь химийн бодис дагалддаггүй

хувиргалт;

2) хоёр дахь төрлийн дамжуулагчид (жишээ нь, хайлсан давс, ра-

хүчлийн уусмал) - тэдгээрт цэнэгийг (эерэг ба сөрөг) шилжүүлэх

ионууд) химийн өөрчлөлтөд хүргэдэг.

Диэлектрик(жишээлбэл, шил, хуванцар) - бараг үнэ төлбөргүй байдаг бие.

Хагас дамжуулагч (жишээлбэл, германий, цахиур) эзэлдэг

дамжуулагч ба диэлектрикийн хоорондох завсрын байрлал. Биеийн хуваагдал нь маш нөхцөлтэй боловч тэдгээрийн доторх чөлөөт цэнэгийн концентрацийн их ялгаа нь тэдний зан төлөвт чанарын асар их ялгаа үүсгэдэг тул биеийг дамжуулагч, диэлектрик, хагас дамжуулагч гэж хуваахыг зөвтгөдөг.

ЭЛЕКТРОСТАТИК- суурин цэнэгийн шинжлэх ухаан

Кулоны хууль.

Харилцааны хууль тогтмол цэг цахилгаан цэнэг

Туршилтаар 1785 онд Ш Кулон мушгирах балансыг ашиглан суурилуулсан.

Г.Кавендиш таталцлын тогтмолыг тодорхойлоход ашигласантай адил (өмнө нь энэ хуулийг Г.Кавендиш нээсэн боловч түүний ажил 100 гаруй жил тодорхойгүй байсан).

цэгийн төлбөр,цэнэглэгдсэн бие эсвэл бөөмс гэж нэрлэгддэг бөгөөд тэдгээрийн хэмжээсийг тэдгээрт хүрэх зайтай харьцуулахад үл тоомсорлож болно.

Кулоны хууль: Байрлагдсан хоёр суурин цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч вакуумдтөлбөртэй пропорциональ q 1Тэгээд q2,ба тэдгээрийн хоорондох r зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна :

к - системийн сонголтоос хамааран пропорциональ хүчин зүйл

SI-д

Хэмжээ ε 0 дуудсан цахилгаан тогтмол; гэж хэлдэг

тоо үндсэн физик тогтмолууд ба тэнцүү байна:

ε 0 = 8.85 ∙10 -12 Cl 2 /N∙m 2

Вектор хэлбэрийн хувьд вакуум дахь Кулоны хууль дараах хэлбэртэй байна.

Хоёр дахь цэнэгийг эхнийхтэй холбосон радиус вектор хаана байна, F 12 нь эхний цэнэгээс хоёр дахь цэнэгээс үйлчлэх хүч юм.

Холын зайд Кулоны хуулийн нарийвчлал, хүртэл

10 7 м, хиймэл дагуул ашиглан соронзон орныг судлах явцад тогтоосон

дэлхийн ойролцоох орон зайд. Богино зайд түүний хэрэгжилтийн нарийвчлал, хүртэл 10 -17 м, энгийн бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн туршилтаар батлагдсан.

Хүрээлэн буй орчин дахь Кулоны хууль

Бүх хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлд Кулоны харилцан үйлчлэлийн хүч нь вакуум эсвэл агаар дахь харилцан үйлчлэлийн хүчтэй харьцуулахад бага байдаг. Вакуум дахь электростатик харилцан үйлчлэлийн хүч өгөгдсөн орчинтой харьцуулахад хэд дахин их байгааг харуулсан физик хэмжигдэхүүнийг орчны диэлектрик дамжуулалт гэж нэрлэх ба үсгээр тэмдэглэнэ. ε.

ε = F вакуумд / F дунд

Кулоны хууль SI дахь ерөнхий хэлбэрээр:

Кулоны хүчний шинж чанарууд.

1. Кулоны хүч нь төвийн төрлийн хүч, учир нь цэнэгүүдийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглүүлсэн

Хэрэв цэнэгийн шинж тэмдгүүд өөр бол Кулоны хүч нь татах хүч, цэнэгийн шинж тэмдгүүд ижил байвал түлхэх хүч юм.

3. Ньютоны 3-р хууль нь Кулоны хүчний хувьд хүчинтэй

4. Кулоны хүч нь бие даасан байдал буюу суперпозиция зарчимд захирагддаг, учир нь ойролцоо бусад цэнэгүүд гарч ирэхэд хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч өөрчлөгдөхгүй. Өгөгдсөн цэнэг дээр ажилладаг цахилгаан статик харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүссэн хүч нь тухайн цэнэгийн системийн цэнэг тус бүртэй харилцан үйлчлэх хүчний векторын нийлбэртэй тэнцүү байна.

F= F 12 +F 13 +F 14 + ∙∙∙ +F 1 N

Цэнэгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэл нь цахилгаан талбараар дамждаг. Цахилгаан орон нь цахилгаан цэнэгийн харилцан үйлчлэл явагддаг материйн оршин тогтнох тусгай хэлбэр юм. Цахилгаан орон нь энэ талбарт оруулсан бусад цэнэгүүдэд хүчээр үйлчилдгээрээ илэрдэг. Хөдөлгөөнгүй цахилгаан цэнэгүүдээр цахилгаан статик орон үүсч, орон зайд хязгаарлагдмал хурдтайгаар тархдаг c.

Цахилгаан талбайн хүч чадлын шинж чанарыг хурцадмал байдал гэж нэрлэдэг.

Хурцадмал байдалтодорхой цэг дэх цахилгаан гэдэг нь тухайн цэг дээр байрлуулсан эерэг туршилтын цэнэг дээр ажиллаж буй талбайн хүчийг энэ цэнэгийн модультай харьцуулсан харьцаатай тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

Цэгэн цэнэгийн талбайн хүч q:

Суперпозиция зарчим:Сансар огторгуйн өгөгдсөн цэг дэх цэнэгийн системийн үүсгэсэн цахилгаан орны хүч нь цэнэг тус бүрээр тус тусад нь (бусад цэнэг байхгүй тохиолдолд) энэ цэгт үүссэн цахилгаан орны хүч чадлын вектор нийлбэртэй тэнцүү байна.

Кулоны хуульнь цэгийн цахилгаан цэнэгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчийг тодорхойлсон хууль юм.

Вакуум дахь хоёр цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчний модуль нь эдгээр цэнэгийн модулийн үржвэртэй шууд пропорциональ бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ байна.

Үгүй бол: Хоёр цэгийн цэнэг орно вакуумЭдгээр цэнэгийн модулиудын үржвэртэй пропорциональ, тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ ба эдгээр цэнэгийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн хүчээр бие биедээ үйлчилнэ. Эдгээр хүчийг электростатик (Кулом) гэж нэрлэдэг.

Хууль үнэн зөв байхын тулд дараахь зүйлийг хийх шаардлагатай гэдгийг анхаарах нь чухал юм.

Цэгтэй төстэй цэнэгүүд - өөрөөр хэлбэл цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох зай нь хэмжээнээсээ хамаагүй их байдаг - гэхдээ бөмбөрцөг тэгш хэмтэй огтлолцдоггүй орон зайн тархалттай эзэлхүүнээр тархсан хоёр цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүч нь бөмбөрцөг тэгш хэмийн төвд байрлах хоёр тэнцүү цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэл;

тэдний хөдөлгөөнгүй байдал. Үгүй бол нэмэлт нөлөөлөл хүчин төгөлдөр болно: соронзон оронхөдөлж буй цэнэг ба холбогдох нэмэлт Лоренцын хүч, өөр хөдөлж буй цэнэгээр ажиллах;

дахь харилцан үйлчлэл вакуум.

Гэсэн хэдий ч, зарим зохицуулалтыг хийснээр энэ хууль нь зөөвөрлөгч дэх цэнэгийн харилцан үйлчлэл болон хөдөлж буй цэнэгийн хувьд хүчинтэй байна.

C. Coulomb-ийн томъёололд вектор хэлбэрээр хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

1 цэнэг 2-т үйлчлэх хүч хаана байна; - төлбөрийн хэмжээ; - радиус вектор (1-р цэнэгээс 2-р цэнэг рүү чиглэсэн вектор ба үнэмлэхүй утгаараа цэнэгийн хоорондох зайтай тэнцүү - ); - пропорциональ байдлын коэффициент. Тиймээс, хууль нь цэнэгүүд шиг цэнэгүүдийг няцаах (мөн төлбөрөөс ялгаатай нь татах) гэдгийг харуулж байна.

IN SSSE нэгжхураамжийг коэффициенттэй байхаар сонгосон кнэгтэй тэнцүү.

IN Олон улсын нэгжийн систем (SI)үндсэн нэгжүүдийн нэг нь нэгж юм цахилгаан гүйдлийн хүч ампер, мөн цэнэгийн нэгж нь байна зүүлт- үүний дериватив. Амперийн утгыг ийм байдлаар тодорхойлно к= c 2 10 −7 Гн/м = 8.9875517873681764 10 9 Нм 2 / Cl 2 (эсвэл Ф -1 м). SI коэффициент кгэж бичсэн байна:

Энд ≈ 8.854187817·10 −12 F/m - цахилгаан тогтмол.