Основным понятием электростатики является заряд.
Заряд — физическая величина, свойство частиц или тел, обнаруживающееся при взаимодействии с другими заряженными телами и/или электромагнитными полями.
Остановимся на взаимодействии зарядов. В школьной физике в качестве взаимодействующих зарядов выбираются материальные точки (МТ) или шарообразные тела.
Как уже говорилось ранее, заряды бывают двух видов: положительные и отрицательные. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.
Наличие взаимодействия между телами говорит о наличии силы взаимодействия. Данная сила называется силой Кулона или законом Кулона:
(1)
- где
- — сила Кулона,
- , — взаимодействующие заряды,
- — расстояние между центрами взаимодействующих зарядов
- Н*м/Кл — постоянная, характерная для взаимодействия зарядов в вакууме/воздухе.
Выражение (1) является векторным, соответственно рассмотрим модуль и направление силы. Модуль силы:
(2)
Направление силы определяется по знаку взаимодействующих зарядов: одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются (рис. 1). Силы и — являются силами Кулона, действующие со стороны первого заряда на второй и со стороны второго на первый соответственно.
Пользуясь третьим законом Ньютона, можно заметить, что .
Немного слов о постоянной . В общем виде, эту постоянную можно записать как:
(3)
- где
- — постоянная (),
- — электрическая постоянная ( Ф/м),
- — диэлектрическая проницаемость среды (параметр, характеризующий способность среды проводить электрическое поле). Данный параметр является табличным.
В случае воздуха или вакуума, , тогда Н*м/Кл.