Номер 3, страница 9, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Как был открыт закон Кулона?

3. Как был открыт закон Кулона?

Закон Кулона был экспериментально установлен французским физиком и инженером Шарлем Огюстеном де Кулоном в 1785 году. Для своих измерений он использовал прибор, который сам изобрёл, — крутильные весы.

Крутильные весы — это очень чувствительный прибор для измерения малых сил. Основные его части — это лёгкое коромысло, подвешенное на тонкой упругой нити в стеклянном цилиндре (для защиты от потоков воздуха). На одном конце коромысла был закреплён небольшой проводящий шарик, а на другом — противовес.

Эксперимент проводился следующим образом:

1. Шарик на коромысле заряжали. Затем через отверстие в крышке прибора вносили второй такой же шарик, заряженный одноимённым зарядом.

2. Между шариками возникала сила отталкивания. Под её действием коромысло поворачивалось, закручивая упругую нить.

3. Поворот продолжался до тех пор, пока сила отталкивания не уравновешивалась силой упругости закрученной нити.

4. Угол закручивания нити пропорционален действующей силе. Измеряя этот угол по специальной шкале, Кулон мог судить о величине силы взаимодействия зарядов.

Проводя систематические измерения, Кулон установил две ключевые зависимости.

Во-первых, он исследовал, как сила взаимодействия $\text{F}$ зависит от расстояния $\text{r}$ между центрами шариков. Он обнаружил, что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния: $F \propto \frac{1}{r^2}$.

Во-вторых, он исследовал зависимость силы от величины зарядов $q_1$ и $q_2$. Для этого он придумал метод деления заряда: касаясь заряженного шарика таким же, но незаряженным, он делил исходный заряд пополам. Так он мог получать заряды в $1/2$, $1/4$, $1/8$ от первоначального. Опыты показали, что сила взаимодействия прямо пропорциональна произведению величин зарядов: $F \propto |q_1 q_2|$.

Объединив эти два вывода, Кулон сформулировал закон, согласно которому сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

$F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$

Здесь $\text{k}$ — это коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.

Ответ: Закон Кулона был открыт Шарлем Кулоном в 1785 году в результате серии экспериментов с использованием изобретённых им крутильных весов. Он измерил силы взаимодействия между маленькими заряженными шариками и установил, что сила прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.