Физика. Электричество и магнетизм. Барсуков В.И - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Наконец, формулу Кулона (1.3.2) можно применять в случае, когда один из зарядов точный, а дру-
гой сосредоточен на сфере и распределён по ней равномерно (рис. 1.4,
б
)
1.4. qhqŠel` edhmh0 b }kejŠpnqŠ`Šhje.
p`0hnm`khg`0h“ tnplrk
1. Единица измерения заряда может быть установлена на основе закона Кулона, а может быть вве-
дена
независимо
от него.
Если единица заряда устанавливается из закона Кулона, то её разумно выбрать такой, чтобы коэф-
фициент пропорциональности в формуле (1.3.1) оказался равным 1 (при этом используются единицы
силы и расстояния, установленные в механике).
Если единицей силы является дина, расстояния – сантиметр, то единица заряда, соответствующая
k
= 1 в законе Кулона, называется
абсолютной электростатической единицей заряда
(сокращённое обо-
значение СГСЭ q).
Абсолютная электростатическая единица заряда – это такой заряд, который действует на равный
ему заряд, расположенный на расстоянии 1 см в вакууме, с силой в 1 дину.
Система единиц, в которой за основные единицы приняты сантиметр, грамм, секунда и в которой
заряд измеряется в абсолютных электростатических единицах, называется СГСЭ – системой (абсолют-
ной электростатической системой).
Закон Кулона в системе СГСЭ имеет вид
2
21
r
qq
F
ε
=
. (1.4.1)
2. В системе СИ единица заряда, называемая
кулоном,
устанавливается не из закона Кулона, а из
других закономерностей.
Кулон
определяется через четвёртую основную единицу системы СИ – единицу тока –
ампер
(на-
помним, что первыми тремя основными единицами этой системы являются метр, килограмм, секунда).
Определяющим условием для единицы заряда в системе СИ является выражение
Itq
=
.
Кулон
(
Кл
)
– заряд, протекающий через поперечное сечение проводника за 1 с при токе в провод-
нике, равном 1А
:
1 Кл = 1 А⋅1 с.
Опытом установлено, что 1 Кл = 3,10
9
СГСЭ
q
.
3. Введение единицы заряда в системе СИ
независимо от закона Кулона
приводит к тому, что в
формуле (1.3.2) сохраняется размерный коэффициент пропорциональности
k
:
2
21
r
qq
kF
ε
=
. (1.4.2)
Как видно из этой формулы, коэффициент
k
в системе СИ численно равен силе, с которой взаимо-
действовали бы в вакууме два точечных заряда величиной по 1 кулону каждый, расположенные на рас-
стоянии 1 м друг от друга, т.е. если
,1,м1,Кл1
21
=ε===
rqq
то |
k|
= |
F|
.
Коэффициент
k
может быть найден из опыта. Для этого необходимо измерить силу
F
, с которой
взаимодействуют два точечных заряда
1
q
и
2
q
, расположенных на некотором расстоянии
r
друг от друга
в вакууме (практически в воздухе или, лучше молекулярном вакууме). Не следует думать при этом, что
заряды обязательно должны быть единичными (кстати, заряд в 1 Кл не удержится даже на шаре радиу-
сом несколько метров: он пробьёт любую изоляцию!), что расстояние между зарядом должно быть 1 м.
И заряды, и расстояния, в принципе, могут быть любыми.
Подставив
F
(в ньютонах),
1
q
и
2
q
(в кулонах) и
r
(в метрах) в формулу (1.4.2), можно вычислить
k.
Многочисленные измерения дают для
k
значение:
9
109⋅=
k
Н⋅м
2
/Кл
2
.
Рис. 1.4

Страницы