Взаимодействие точечных зарядов





По закону Кулона разноименные точечные заряды q притягиваются, а такие же одноименные отталкиваются с силой, равной где r — расстояние между зарядами, а е — абсолютная диэлектрическая проницаемость среды. Следовательно, предполагается наличие как сил притяжения F+., так и отталкивания F++, F и их строгое равенство. Как указано выше, силы отталкивания на самом деле нет, а есть сила притяжения противоположным зарядом окружающей среды, возникающим при электризации. Эту силу, принимаемую за силу «отталкивания» зарядов, можно найти интегрированием проекции сил притяжения к зарядам противоположного знака окружающей среды. Будем предполагать, что заряды окружающей среды распределены на сфере радиусом R от центральной точки О между опытными зарядами qi = 92 = q, а их поверхностная плотность cr на этой сфере определяется нормальной составляющей напряженности суммарного электрического поля зарядов cr = -2s(Јi +£2)*, где Е1 = q/(47teri2), E2 = q/(41ter22). Интегрирование показывает, что, если радиус сферы R велик по сравнению с расстоянием 2а между зарядами, как это было в опытах Кулона, то значение силы F = F) = F совпадает с силой Кулона. С уменьшением рас­стояния R до компенсирующих зарядов сила «отталкивания» уменьшается и становится меньше силы Кулона. Если же R близко к а, то сила взаимодействия переходит через нуль и становится силой притяжения. Это наблюдается, например, в молекуле водорода Н2, где два протона находятся в устойчивом положении на расстоянии 0,074 нм друг от друга, так как рядом с ними располагается компенсирующий заряд двух электронов. Аналогичная картина в металлах. Там отрицательный заряд электронного газа равномерно распределен между положительными ионами решетки, обеспечивая их притяжение и механическую прочность металла (металлическую связь).
Яндекс.Метрика