Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Закон Кулона — основной закон электростатики, описывающий силу взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов. Сила прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. На этом законе построены вся классическая электродинамика, расчёты электрических полей, конденсаторов, изоляции, систем заземления и теории диэлектриков.
Закон Кулона — фундаментальный закон электростатики, экспериментально установленный французским физиком Шарлем Огюстеном де Кулоном в 1785 году с помощью изобретённых им крутильных весов. Закон формулируется так: сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме направлена по прямой, соединяющей заряды, прямо пропорциональна их произведению и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Математическая запись в системе СИ:
F = k · |q₁ · q₂| / r², где k = 1 / (4π·ε₀) ≈ 8,99 · 10⁹ Н·м²/Кл²
q₁, q₂ — величины зарядов в кулонах; r — расстояние между зарядами в метрах; ε₀ ≈ 8,854 · 10⁻¹² Ф/м — электрическая постоянная.
Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются. Сила, действующая на каждый из зарядов, по третьему закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению.
В векторной записи сила, действующая на заряд q₂ со стороны q₁: F⃗₂₁ = k · q₁q₂ · r⃗₂₁ / r³, где r⃗₂₁ — радиус-вектор, направленный от первого заряда ко второму. Знак заряда учитывается автоматически: при разноимённых зарядах вектор силы меняет направление на противоположное.
В однородном диэлектрике сила взаимодействия уменьшается в εr раз: F = k · q₁q₂ / (εr · r²). Здесь εr — относительная диэлектрическая проницаемость среды (безразмерная). Для вакуума εr = 1, для воздуха ≈ 1,0006 (обычно принимают 1), для дистиллированной воды ≈ 81.
Если на заряд действуют несколько других зарядов, результирующая сила равна векторной сумме сил, рассчитанных попарно по закону Кулона. Каждое парное взаимодействие учитывается независимо — закон линеен по зарядам.
Структурно закон Кулона повторяет ньютоновский закон тяготения F = G·m₁m₂/r². Оба — центральные силы, оба зависят от обратного квадрата расстояния. Это указывает на общую геометрическую природу — рассеяние силового поля по поверхности сферы радиуса r.
Расчёт электрических полей в высоковольтных конструкциях, выбор изоляционных промежутков, оценка пробивных напряжений основаны на распределении кулоновских сил между зарядами на электродах. Это база проектирования по ПУЭ, ГОСТ 1516.2 и ГОСТ 17512.
Закон лежит в основе расчёта энергии связи атомов и кристаллов (потенциал Маделунга в ионных решётках), межатомных взаимодействий, электростатических моделей в физической химии.
Закон сформулирован для идеализированного случая и работает строго при выполнении ряда условий:
Закон Кулона эквивалентен теореме Гаусса для электрического поля в дифференциальной форме: div E⃗ = ρ/ε₀. Из закона Кулона напрямую выводятся выражение для напряжённости поля точечного заряда E = k·q/r², потенциала φ = k·q/r и энергии взаимодействия системы зарядов. По этой причине закон Кулона считается базовым уравнением классической электростатики.
Закон Кулона — краеугольный камень электростатики и всей классической электродинамики. Формула F = k·q₁q₂/r² описывает силу взаимодействия точечных зарядов в вакууме, а коэффициент εr учитывает свойства диэлектрической среды. На основе закона рассчитываются электрические поля, ёмкости, изоляционные промежутки, ионные взаимодействия. Понимание границ применимости — точечность, неподвижность, однородность среды — позволяет грамотно выбирать модель и корректно решать инженерные задачи электротехники, физики и материаловедения.
Статья носит ознакомительный и образовательный характер. Автор не несёт ответственности за результаты применения изложенной информации в практических инженерных расчётах без проверки действующими нормативными документами и привлечения квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.