Глава I. ЭЛЕКТРОСТАТИКА
§ 1. ЗАКОН КУЛОНА
Изучение электромагнитных процессов (явлений) проще всего начать с рассмотрения электростатического взаимодействия «заряженных» тел, или электростатики. Основой электростатики считается открытый в 1785 г. Кулоном закон взаимодействия двух «точечных» (т. е. достаточно малых) заряженных тел:
Здесь
— электростатическая (электрическая) сила, действующая со стороны первого тела на второе;
— радиус-векторы тел;
— их электрические заряды. Последние определяются и измеряются с помощью этого же закона.
Закон Кулона формально совпадает с законом тяготения Ньютона. Совпадение, по-видимому, не случайно, а имеет глубокий физический смысл, связанный с тем, что масса покоя как фотона, так и гипотетического гравитона равна нулю (см. § 13). Особенностью электрического взаимодействия является существование зарядов обоих знаков, тогда как «антигравитация» до сих пор не обнаружена.
Естественная единица заряда — так называемый квант заряда, или элементарный заряд, являющийся одной из фундаментальных постоянных современной физики. С высокой степенью точности он одинаков для всех заряженных элементарных частиц (см. § 13). В гауссовой системе единиц
этот заряд равен
Кулоновское взаимодействие (1.1) потенциально, и для него всегда можно ввести потенциальную энергию:
Сила взаимодействия определяется через
с помощью выражения
где V (набла) обозначает дифференциальный оператор
Например,