Теорія 3

Теорія 3. Закон Кулона.

Вм вже переконалися, що заряджені тіла взаємодіють між собою – притягуються або відштовхуються. Причому ця взаємодія може відбуватися на відстані - за відсутності безпосереднього «контакту» між тілами.

№1. До кульки електроскопа підносимо заряджене тіло, не торкаючись кульки. Спостерігаємо розходження смужок електроскопа.

№22. До зарядженого «султанчика» підносимо руку. Паперові смужки притягуються до руки.

Як передається дія одного тіла на інше? Можна припустити, що через повітря. Але якщо повторити продемонстровані досліди в безповітряному просторі, то взаємодія не зникне! Відповідь на це питання було надано у роботах англійських учених XIX ст. Майкла Фарадея та Джеймса Максвелла.

Відповідно до їх теорії простір навколо тіла, яке має електричний заряд, відрізняється від простору навколо не наелектризованого тіла. Електричний заряд завжди оточений електричним полем.

Людина не може сприймати електричне поле, вона може сприймати лише один вид матерії – речовину. Але електричне поле – теж вид матерії, тільки непомітний, невидимий для нас. Виявити його існування ми можемо лише за його дією на заря­джені тіла.

Сила, з якою електричне поле діє на внесений у нього електричний заряд, називається електричною силою.

№3. Будемо поступово наближати наелектризовану паличку до кулі, закріпленої на стрижні електрометра. Спостерігаємо поступове збільшення кута відхилення стрілки електрометра.

Висновок: дія електричного поля поблизу заряджених тіл сильніша, а на відстані від них - слабкіша.

Електричне поле діє тільки на заряджені частинки. Але такі частинки є в будь-якому тілі! Людина, як і все живе, постійно перебуває в електростатичному полі Землі. Воно певним чином впливає на життєдіяльність організму (й ізоляція від нього іноді навіть призводить до погіршення здоров'я). Як же можна екрануватися від поля?

№4. Наелектризовану пластинку закріпимо в лапці штатива та розташуємо на невеликій відстані від електрометра (електроскопа). Стрілка електрометра відхиляється. На кулю електрометра надягнемо металеву склянку, при цьому обов'язково – потрібно надягти на руки гумові рукавички. Спостерігаємо повернення стрілки в нульове положення. Знімаємо склянку – стрілка повертається в початкове положення. Повторюємо дослід, тільки замість металевої склянки використаємо пластикову. Спостерігаємо зменшення кута відхилення стрілки.

Висновок: можна «захиститися» від дії електричного поля металевим екраном. Усередині металевого тіла поле відсутнє! Також можна зробити висновок про те, що діелектрик послаблює силу впливу електричного поля.

Французький учений Шарль Огюстен Кулон (1736-1806) досліджував силу взаємодії між зарядженими тілами та сформулював закон їхньої взаємодії. Установка, на якій працював Кулон, мала назву крутильні терези.

Кулон установив, що сила взаємодії заряджених тіл прямо і пропорційна абсолютним значенням їхніх зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Учні записують у зошити формулювання закону Кулона, який математично можна виразити так:

Задача. Якщо кульку, яка висить на шовковій нитці, укріпленій на провідній підставці, наблизити до кондуктора електричної машини, то кулька приходить в коливальний рух, дотикаючись то кондуктора, то підставки. Поясніть явище. Як зміниться явище, якщо кульку підвісити на провідній нитці?

Під дією електричного поля зарядів машини кулька на шовковій нитці притягується до кондуктора, отримує заряд, відштовхується від кондуктора, притягується до підставки, віддає їй свій заряд, потім знову притягується до кондуктора і так далі. Якщо кулька підвішена на провідній нитці, вона притягнеться до кондуктора і „прилипне” до нього унаслідок того, що на тій частині кульки, яка дотикається до кондуктора весь час знаходитиметься заряд, протилежний заряду кондуктора.

Задача. Електричні заряди двох хмар дорівнюють відповідно 20 Кл і –30 Кл. Середня відстань між хмарами 30 км. З якою силою взаємодіють хмари? (Геометричними розмірами хмар знехтувати.)