Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра | страница 56



между В и В'. Он установил, что F изменяется пропорционально 1/d>2. Кулон изменял заряд Q одного шарика, а затем другого до >1/>2 Q, >1/>4Q и т. д., измеряя в каждом случае силу взаимодействия, и установил (или, вернее, предположил и не обнаружил противоречий с этим предположением), что F изменяется пропорционально заряду шарикаВ(Q>1) и заряду шарика В'(Q>2).

Объединяя эти выводы, Кулон установил, что

F ~ Q>1Q>2/d>2, или F ~ 

∙(Q>1Q>2/d>2)

Это закон Кулона. 

— универсальная постоянная, которая играет такую же роль, что и гравитационная постоянная G.


Задача 6

Кулон не располагал средствами для измерения зарядов Q>1 или Q>2. Тем не менее Кулон имел возможность при желании изменять заряд шарика Q до >1/>2Q и таким образом исследовать роль каждого из зарядов Q в выражении для силы взаимодействия*

а) Каким образом Кулону удавалось уменьшить заряд Q до >1/>2Q (Указание. Он располагал дополнительным металлическим шариком такого же размера.)

б) Какое предположение относительно природы заряда нужно сделать, прибегая к приему, используемому для решения задачи а)? (Фактически это предположение было сформулировано почти как аксиома при введении понятия электрического заряда. Сегодня мы можем в известной степени подтвердить его экспериментально путем счета электронов и наблюдая пары электрон-позитрон.)


Значение 

зависит от выбора единиц измерения заряда точно так же, как значение постоянной G зависит от того, измеряем ли мы массу в килограммах или в фунтах. Мы будем пользоваться кулонами, с которыми вы уже встречались, когда шла речь о движении зарядов, а также метрами и ньютонами[49].

В этом случае значение 

определяется экспериментально близким к 9 000 000 000, т. е. 9,0∙10>9 ньютон∙м>2/ кулон>2.

В нашем курсе не обязательно знать значение 

, однако, имея в виду проследить связь между законом Кулона и электрическими токами, интересно измерить это огромное число. Чтобы измерить B, нам понадобятся сведения об электрических полях. Мы еще вернемся к этому вопросу.


Проверка закона Кулона

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ОПЫТ

Можно приближенно произвести непосредственную проверку закона Кулона, измерив силу взаимодействия между двумя зарядами. Мы сообщаем большой заряд двум металлическим шарикам[50] и «взвешиваем» один шарик, когда второй удален от него на 0,1, 0,2, 0,3 м и т. д., считая расстояние между центрами.

Вам следовало бы посмотреть, как проделывается описываемый опыт, пусть это будут лишь грубые измерения, чтобы воочию убедиться в справедливости этого замечательного экспериментального закона. В