Рефераты
Нюансы закона Кулона
Разноимённые заряды притягиваются, одноимённые отталкиваются. Закон Кулона гласит: сила взаимодействия заряженных тел пропорциональна их зарядам и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Но это для «материальных точек», когда размер тел много меньше расстояния между ними. Иначе возникает вопрос — как именно распределён заряд по объёму тела? Причём в проводнике заряды, то есть электроны проводимости, могут перемещаться. Они перемещаются, располагаясь так, чтобы поле в проводнике стало равным нулю. Возьмём незаряженную проводящую сферу, имеющую суммарный заряд ионов и электронов равный нулю, и поднесём к ней точечный, например, отрицательный заряд. На стороне сферы, обращённой к заряду, появится положительный заряд (электронов меньше, чем ионов), а на обратной стороне — отрицательный. Противоположный заряд на сфере окажется ближе к точечному, чем одноимённый, и «незаряженная» сфера станет притягиваться к поднесённому заряду. Более того, если сферу изначально слегка зарядить отрицательно, то, хотя формально должно быть отталкивание тел, оно не справится с подобным притяжением, и получится парадокс — «одноимённые» заряды притягиваются.
А если проводящее тело цилиндр или конус? Это и само по себе интересно, и на практике такие ситуации встречаются. Исследователи из МГУ и ИРЭ РАН провели расчёты, и оказалось, что при приближении точечного заряда к изначально незаряженному тонкостенному цилиндру по его оси сначала возникает притяжение, как со сферой, а на меньших расстояниях — отталкивание. Максимум силы отталкивания имеет место, когда заряд находится примерно на срезе цилиндра. Похожая картина для конуса и цилиндрического сегмента, и равновесие заряда в глубине цилиндра неустойчиво.