Preskočiť na obsah
Späť na kurz

Elektrický náboj a elektrické pole

Coulombov zákon

Vieme už, že súhlasné náboje sa odpudzujú a nesúhlasné priťahujú. Zostáva otázka, akou silou to vlastne robia a od čoho tá sila závisí. Presne na to odpovedá Coulombov zákon, ktorý platí pre dva bodové náboje Q1Q_1 a Q2Q_2 vo vzdialenosti rr:

Fe=k ∣Q1,Q2∣r2F_e = k\ \dfrac{|Q_1 , Q_2|}{r^{2}}

Dvojica bodových nábojov na spojnici v dvoch prípadoch. Hore dva kladné náboje, ktorých silové vektory smerujú od seba, čo znázorňuje odpudzovanie súhlasných nábojov. Dole kladný a záporný náboj so silovými vektormi smerujúcimi k sebe, čo znázorňuje priťahovanie nesúhlasných nábojov. Medzi nábojmi je vyznačená vzdialenosť r a sily pôsobia pozdĺž ich spojnice.

Sila je teda úmerná súčinu nábojov a klesá s druhou mocninou vzdialenosti. Konštanta kk má hodnotu:

k=14πε0≈9⋅109 N⋅m2⋅C−2,k = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \approx 9 \cdot 10^{9}\ \mathrm{N \cdot m^{2} \cdot C^{-2}},

pričom ε0\varepsilon_0 je permitivita vákua. Sila pôsobí vždy pozdĺž spojnice oboch nábojov a ak náboje umiestnime do prostredia s relatívnou permitivitou εr\varepsilon_r, sila bude εr\varepsilon_r krát menšia než vo vákuu.

Keď sa na ten vzorec pozrieš pozornejšie, možno ti pripomenie Newtonov gravitačný zákon:

Fg=G m1,m2r2F_g = G\ \dfrac{m_1 , m_2}{r^{2}}

Štruktúra je úplne rovnaká a z toho vyplýva niečo dôležité.

Tak ako má hmota okolo seba gravitačné pole, aj náboj má okolo seba elektrické pole, a mnoho vecí o ňom bude analogických s gravitáciou, čo nám neskôr veľmi pomôže.

Dva podstatné rozdiely tu ale sú.

  1. Gravitácia je vždy len príťažlivá, kým elektrická sila môže byť príťažlivá aj odpudivá.

  2. Elektrická sila je zároveň mnohonásobne silnejšia než gravitačná, čo je aj dôvod, prečo v bežnom svete okolo seba pociťujeme skôr gravitáciu, hoci elektrické sily držia pohromade samotné atómy.