Kulona likums

Kulona likums ir likums, kas apraksta, kā savstarpēji mijiedarbojas divi punktveida lādiņi. Šo likumu var formulēt šādi: divu punktveida lādiņu $q_{1}\$ un $q_{2}\$ mijiedarbības spēks ir centrāls, tieši proporcionāls lādiņu lielumiem un apgriezti proporcionāls to savstarpējā attāluma $r\$ kvadrātam.

Kulona likumu, kas ir analoģisks Ņūtona vispasaules gravitācijas likumam, precīzos eksperimentos konstatēja Šarls Ogistēns Kulons (Francija) 1785. gadā, lai gan dažus gadus iepriekš to bija pierādījis Henrijs Kevendišs (Anglija). Taču H. Kevendiša darbs nebija plaši pazīstams. ^[1]

Kulona likums skalārā formā

$F=k{\frac {|q_{1}||q_{2}|}{r^{2}}},$

kur:

$F\$ ir Kulona spēks,
$q_{1}\$ ir pirmā lādiņa lielums,
$q_{2}\$ ir otrā lādiņa lielums,
$r\$ ir attālums starp lādiņiem,
$k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{r}\varepsilon _{0}}}$ , vakuumā $k\approx 8,988\cdot 10^{9}$ N·m²·C^-2,
$\pi$ ir pī,
$\varepsilon _{r}$ ir vides relatīvā dielektriskā caurlaidība, vakuumā $\varepsilon _{r}=1$ ,
$\varepsilon _{0}$ ir elektriskā konstante (8,85⋅10⁻¹² F/m).

Kulona likums vektoriālā formā

${\vec {F}}_{12}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r_{12}^{3}}}{\vec {r}}_{12},$

kur

${\vec {F}}$ ir Kulona spēka vektors,
$q_{1}\$ ir pirmā lādiņa lielums, uz kuru iedarbojas spēks,
$q_{2}\$ ir otrā lādiņa lielums,
${\vec {r}}_{12}={\vec {r}}_{1}-{\vec {r}}_{2}$ ir rādiusvektors no $q_{2}$ līdz $q_{1}$ ,
${\vec {r}}_{1}\$ ir $q_{1}$ rādiusvektors,
${\vec {r}}_{2}\$ ir $q_{2}$ rādiusvektors, un
$r_{12}\$ ir ${\vec {r}}_{12}$ modulis,
$k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{r}\varepsilon _{0}}}$ , vakuumā $k\approx 8,988\cdot 10^{9}$ N·m²·C^-2,
$\pi$ ir pī,
$\varepsilon _{r}$ ir vides relatīvā dielektriskā caurlaidība, vakuumā $\varepsilon =1$ ,
$\varepsilon _{0}$ ir elektriskā konstante (8,85⋅10⁻¹² F/m).

Kulona spēkam ir pareizs Ņūtona trešais likums, jo ${\vec {F}}_{21}=-{\vec {F}}_{12}$ . Ja savietojam atskaites sistēmas sākumpunktu $O_{1}$ ar vienu no lādiņiem ( $q_{2}\$ ) un otra lādiņa ( $q_{1}\$ ) rādiusvektors ir ${\vec {r}}={\vec {r}}_{12}$ , tad Kulona likums ir rakstāms formā