39. ЕДИНИЦА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА

Выбрать единицу электрического заряда, как и единицы других физических величин, можно произвольно. Дело здесь в целесообразности того или другого выбора.

Создать макроскопический эталон единицы электрического заряда, подобный эталону длины — метру, невозможно из-за неизбежной утечки заряда. Естественно было бы за единицу принять заряд электрона (это сейчас и сделано в атомной

физике). Но во времена Кулона еще не было известно о существовании в природе электрона. Заряд электрона слишком мал, и поэтому пользоваться им в качестве единицы заряда не всегда удобно.

Единица заряда — кулон. В Международной системе единиц (СИ) единица заряда является не основной, а производной и эталон для нее не вводится. Наряду с метром, секундой и килограммом в СИ введена одна основная единица для измерения электрических величин — единица силы тока — ампер. Эталонное значение ампера устанавливается с помощью магнитных взаимодействий токов. Об этом было сказано в учебнике физики для VII класса.

Единицу заряда в СИ — кулон - устанавливают с помощью единицы силы тока. 1 кулон (Кл) — это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Коэффициент к в законе Кулона при записи его в единицах имеет наименование , так как согласно (8.2)

а сила измеряется в ньютонах, расстояние — в метрах и заряд — в кулонах. Численное значение этого коэффициента можно определить экспериментально. Для этого достаточно измерить силу взаимодействия между двумя известными зарядами, находящимися на заданном расстоянии, и подставить значения в формулу (8.3). Полученное значение таково:

Заряд в 1 Кл очень велик. Сила взаимодействия двух точечных зарядов по 1 Кл каждый, расположенных на расстоянии 1 км друг от друга, чуть меньше силы, с которой земной шар притягивает груз массой I т. Поэтому сообщить небольшому телу (размером порядка нескольких метров) заряд 1 Кл невозможно. Отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не могут удержаться на теле. Никаких других сил, которые были бы способны в данных условиях компенсировать кулоновское отталкивание, в природе не существует. Но в проводнике, который в целом нейтрален, привести в движение заряд 1 Кл не составляет большого труда. Ведь в обычной электрической лампе мощностью 100 Вт при напряжении 127 В устанавливается ток, немного меньший 1 А. При этом за 1 с через поперечное сечение проводника проходит заряд, почти равный 1 Кл.

Минимальный заряд, существующий в природе, это заряд элементарных частиц. В единицах СИ модуль этого заряда равен:

Электрическая постоянная. Коэффициент к в СИ принято записывать в форме:

Величину — греческая буква; читается «эпсилон») называют электрической постоянной. Она равна:

Мы в дальнейшем для простоты записи формул будем почти всегда оставлять в них коэффициент к, не прибегая к его выражению (8.6).

1. В чем сходство и различие закона всемирного тяготения и закона Кулона? 2. Как определяется единица заряда в Запишите закон Кулона. 4. Чему равен коэффициент в законе Кулона? 5. Чему равен заряд электрона?