ГДЗ по физике, 10 класс, Касьянов, номер 58.1: Закон Кулона

Кулон использовал прибор, называемый крутильными весами. Его основными частями были:

• Вертикальный стеклянный цилиндр, защищавший установку от воздушных потоков.
• Тонкая металлическая нить (обычно серебряная), подвешенная к верхнему неподвижному зажиму.
• Горизонтальный изолирующий стержень, закреплённый на нижнем конце нити. На одном конце стержня находилась маленькая заряженная сфера, а на другом — противовес для уравновешивания.
• Вторая такая же заряженная сфера, закреплённая на отдельной вертикальной оси, которая могла поворачиваться и фиксироваться снаружи цилиндра.
• Шкала на верхней части цилиндра для измерения угла закручивания нити.

Эксперимент заключался в следующем:

1. Обе сферы заряжались одноимёнными зарядами, чтобы они отталкивались друг от друга.
2. Под действием электростатической силы отталкивания горизонтальный стержень поворачивался, закручивая нить.
3. Стержень останавливался в положении равновесия, когда момент силы упругости закрученной нити становился равен моменту электрической силы отталкивания.
4. Угол закручивания нити измерялся по шкале. Поскольку угол пропорционален силе упругости (а значит, и электрической силе), можно было определить величину силы взаимодействия.
5. Изменяя расстояние между центрами сфер (r) и величины зарядов (q₁ и q₂), Кулон наблюдал, как меняется сила (F).

Анализируя полученные данные, Кулон установил зависимость:

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от среды и системы единиц.

Вывод: Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Для воздуха коэффициент k≈9·10⁹ Н·м²/Кл².