§ 2. Закон Кулона

Электрический заряд окружен электрическим полем, определяемым формулой (1.05). На всякий заряд помещенный в это поле, будет действовать сила. Отвлекаясь от поля, действующую на заряд силу можно выразить через величины зарядов и расстояние между ними. Из уравнений (1.01) и (1.05) следует, что сила, с которой заряд действует на заряд находящийся на расстоянии равна

С другой стороны, радиус-вектор заряда относительно заряда равен Поэтому напряженность поля заряда в точке, занимаемой зарядом равна

Следовательно, сила, с которой заряд действует на заряд равна

Из сравнения (2.01) и (2.02) видно, что для взаимодействия двух покоящихся точечных зарядов выполняется 3-й закон Ньютона.

Формулы (2.01) и (2.02) выражают закон Кулона, установленный им в 1794 году на основании опытов с макроскопическими зарядами. Закон гласит, что два заряда действуют друг на друга с силами, пропорциональными произведению зарядов и обратно пропорциональными квадрату расстояния между зарядами. При этом заряды одинаковых знаков отталкиваются а различных — притягиваются

В 1913 году Резерфорд, изучая рассеивание -частиц ядрами атомов, доказал, что для заряженных микрочастиц закон Кулона остается верным до расстояний порядка см.

Закон Кулона, подобно закону тяготения Ньютона, выражает взаимодействие зарядов в соответствии с представлениями о дальнодействии: сила, с которой каждый из зарядов действует на другой, зависит только от величины зарядов и от расстояния между зарядами. Поле, играющее роль промежуточного агента, передающего действие от одного заряда к другому, в закон Кулона явно не входит. Получается впечатление, что силы взаимодействия передаются мгновенно через пространство.

Представление о дальнодействии, основанное на законах Ньютона и Кулона, господствовало в физике до середины XIX в., до введения поля (принципа близкодействия) Фарадеем и Максвеллом. В действительности действие от заряда к заряду передается при помощи поля, и закон взаимодействия зарядов в форме (2.01) перестает быть справедливым, если заряды движутся и учет процесса распространения поля оказывается существенным.

Законом Кулона обычно пользуются для установления единицы заряда. Полагая см, получим дине. Таким образом, в абсолютной (гауссовой) системе единиц такой заряд равен единице, который отталкивает в пустоте равный ему заряд, расположенный на расстоянии в 1 см, с силой в одну дину. В рационализированной системе единиц вводится для измерения заряда в раз меньшая единица и выражения (1.01), (1.05) и (2.01) принимают вид:

Выше указывалось, что электрический заряд имеет атомное строение. Заряд "элементарных" частиц равен где

Заряды атомных ядер равны где число Менделеева (номер элемента в периодической системе элементов). В "атомной" системе единиц за единицу заряда берется величина