LEGEA LUI COULOMB

Legea lui Coulomb

Cel care a contribuit la descoperirea legii interactiunii dintre sarcinile electrice a fost Charles - Augustin de Coulomb. In 1785, acesta a utilizat o balanta de torsiune, asemanatoare cu cea folosita de Cavendish la determinarea constantei atractiei gravitationale, pentru a arata ca forta de interactiune electrica este proportionala cu "cantitatea de electricitate" a corpurilor aflate in interactiune. Coulomb nu a putut da o dovada clara a acestei proprietati datorita lipsei unei unitati de masura pentru sarcina electrica. Abia mai tarziu, Carl - Friedrich Gauss a propus o prima unitate de masura pentru sarcina electrica, definita chiar din legea interactiunii electrice descoperita de Coulomb.

Descoperirea legii interactiunii electrice este rezultatul unor determinari experimentale. Masurand in diferite conditii forta de interactiune dintre doua corpuri de dimensiuni mici, incarcate electric, se constata ca aceasta forta:

este orientata in lungul dreptei determinate de cele doua corpuri;

este direct proportionala cu fiecare dintre cele doua sarcini electrice ale corpurilor aflate in interactiune;

este invers proportionala cu patratul distantei dintre corpurile aflate in interactiune;

depinde de mediul in care sunt corpurile aflate in interactiune.

Numeroase experimente au demonstrat faptul ca interactiunea electrica respecta principiul actiunii si reactiunii.

Legea interactiunii electrice (legea lui Coulomb):

Doua corpuri incarcate electric, punctiforme in raport cu distanta dintre ele, interactioneaza cu o forta direct proportionala cu fiecare dintre sarcinile electrice ale corpurilor si invers proportionala cu patratul distantei dintre ele, orientata pe directia determinata de cele doua corpuri.

Unde q₁ si q₂ sunt sarcinile corpurilor, este vectorul de pozitie al sarcinii q₂ fata de sarcina q₁, iar este forta care actioneaza asupra sarcinii q₂.

q2

q1

q2

q1

Modulul fortei coulombiene este:

Valoarea constantei de proportionalitate k din legea lui Coulomb depinde de mediul in care se gasesc sarcinile aflate in interactiune si se poate determins prin masuratori experimentale.

Constanta de proportionalitate este egala cu interactiunea dintre doua corpuri punctiforme cu sarcini electrice egale cu 1 C, plasate la o distanta de 1 m unul de celalalt. Constanta de proportionalitate este numeric egala cu modulul fortei de interactiune dintre cele doua corpuri.

In vid, doua corpuri punctiforme incarcate cu sarcini electrice egale cu 1 C, plasate la o distanta de 1 m unul de celalalt, interactioneaza cu o forta:

Constanta k are, pentru vid, valoarea (cea mai mare comparativ cu orice alt mediu):

Constanta de proportionalitate k din legea lui Coulomb se scrie sub forma:

unde este o constanta de material numita permitivitate electrica. Permitivitatea electrica are cea mai mica valoare pentru vid:

unde reprezinta permitivitatea electrica absoluta; iar - permitivitatea electrica relativa.

Permitivitatea electrica relativa a unui mediu oarecare este o marime fizica adimensionala.

Folosind permitivitatea electrica a mediului, modulul fortei coulombiene se scrie:

Valorile permitivitatii electrice relative pentru diferite substante: