Legea lui Coulomb. Principiul superpozitiei

Legea lui Coulomb. Principiul superpozitiei

Interactiunea dintre doua sarcini electrice q₁ si q₂ de dimensiuni foarte reduse aflate in repaus, Fig. 1.3, in raport cu distanta r₁₂ dintre ele este descrisa de legea lui Coulomb: sarcinile se atrag sau se resping cu o forta proportionala cu produsul dintre marimea sarcinilor si invers proportionala cu patratul distantei dintre ele. Exprimarea vectoriala a legii este:

(1.4)

Valoarea constantei k in (SI) este , unde e este o constanta universala, denumita permitivitate electrica a vidului, avand valoarea

Relatia de mai sus exprima de asemenea proprietatea ca sarcinile de acelasi semn se resping, in timp ce sarcinile de semne contrare se atrag. Forta asupra sarcinii (1) este de sens contrar si egala in modul cu forta care actioneaza asupra sarcinii (2). Unitatea de masura a sarcinii electrice, Coulomb-ul, este sarcina care incarca egal doua corpuri punctiforme situate in vid la distanta de un metru, corpuri intre care se exercita o forta de 910⁹ [N]. Aceasta valoare a fortei este usor deductibila pe baza relatiei (1.4).

Din compararea relatiei (1.4) cu relatia (1.1), in care presupunem q₂ s q, rezulta expresia campului electric pe care sarcina q₁ il produce in punctul de raza vectoare r₁₂:

(1.5)

Prin urmare, intensitatea campului electric creat de o sarcina electrica punctiforma unica are aceeasi valoare in orice punct al oricarei suprafete sferice al carei centru coincide cu sarcina, orientarea vectorului camp fiind perfect radiala

Sa consideram acum experimentul descris de figura 1.4. Se masoara forta exercitata asupra sarcinii q₁, atunci cand sarcina q₃ se afla la foarte mare distanta; ea are expresia:

(1.6)

Se masoara apoi forta exercitata asupra sarcinii q₁, atunci cand sarcina q₂ se afla la o distanta foarte mare de q₁ in raport cu sarcina q₃; ea are expresia:

(1.7)

Atunci cand sarcinile q₂ si q₃ se afla in aceeasi pozitie caracterizata de raza vectoare in raport cu sarcina q₁, se constata ca asupra sarcinii q₁ se exercita o forta egala cu suma fortelor si

(1.8)

Aceasta relatie exprima principiul aditivitatii actiunii sarcinilor electrice.

Principiul superpozitiei, care caracterizeaza actiunile ponderomotoare, respectiv producerea campului electric de catre corpuri incarcate cu sarcini electrice, arata ca forta care se exercita asupra unei sarcini punctuale de catre un ansamblu oarecare de alte sarcini punctuale, respectiv intensitatea campului electric creat de un ansamblu de sarcini in punctul in care se afla sarcina de referinta, este suma vectoriala a fortelor ce actioneaza asupra acestei sarcini din partea fiecarei sarcini a ansamblului in parte, respectiv suma vectoriala a intensitatilor campului creat de fiecare sarcina in parte.