§ 11. Единица заряда.
В
Международной системе единиц физических величин (СИ) единицей заряда служит
кулон (Кл). Эта единица является производной. Основной единицей в СИ является
единица силы тока – ампер (А) (§ 42).
Заряд,
равный одному кулону, определяют как заряд, проходящий за одну секунду через
поперечное сечение проводника, по которому течет постоянный ток силы один
ампер. В соответствии с этим кулон называют также ампер-секундой (А×с).
Опытным
путем установлено, что в случае, если заряды выражать в кулонах, расстояние в
метрах, а силу в ньютонах, коэффициент пропорциональности 
в формуле (10.1)
оказывается равным 
Н×м2/Кл2:
. (11.1)
Отсюда
следует, что один кулон – это такой заряд, который в вакууме действует на
равный ему заряд, удаленный на расстояние один метр, с силой ньютонов.
Для
того чтобы избавиться от множителя 
в наиболее употребительных в
электротехнике формулах, коэффициент пропорциональности записывают в виде 
:
. (11.2)
Соответственно
видоизменяются и другие формулы. Подобная запись формул называется
рационализованной.
Величину
называют
электрической постоянной. Из сравнения формул (11.1) и (11.2) следует, что
Н×м2/Кл2,
откуда
(11.3)
Впоследствии
(§ 34) выяснится, что единица, в которой выражена величина , может быть названа «фарад
на метр», где фарад (Ф) – единица электрической емкости. Следовательно, можно
написать, что
(11.4)
11.1. С какой силой притягиваются два
разноименных заряда, равных 1 мкКл каждый, помещенные на расстоянии 0,3 м друг
от друга?
11.2. Бузиновый шарик, подвешенный на
шелковой нити, имеет заряд 10 нКл. Вблизи него, на той же высоте, подвешен
другой заряженный шарик, несущий такой же заряд (рис. 20). В результате
взаимного отталкивания шарики расходятся на расстояние
Рис. 20. К упражнению 11.2
10
см. На какой угол отклоняются шарики от вертикали? Масса каждого шарика равна
0,1 г.
11.3. Два одинаковых бузиновых шарика
были подвешены на одном крючке и заряжены. После этого они оказались
отклоненными от вертикали на угол, равный 5,7°. Длина нитей равна 1 м, масса
каждого из шариков равна 1 г. Какой заряд находится на каждом шарике?
11.4. Заряд электрона равен 
Кл. Вообразим,
что от каждой молекулы воды, содержащейся в одном литре, оторвано по одному
электрону и затем все электроны удалены от ионов на расстояние, равное
расстоянию между полюсами Земли, т. е. на 12 800 км. С какой силой
притягивались бы эти заряды? Напомним, что число молекул в моле равно 
.
11.5. Атом водорода состоит из
положительного ядра, вокруг которого вращается один электрон. С какой частотой
должен вращаться электрон вокруг ядра, чтобы не упасть на ядро, если его орбита
– окружность радиуса 
м? Масса электрона равна 
кг.
