Coulombov zákon

Prvé merania síl medzi nábojmi vykonal Ch. A. Coulomb (1785) pomocou torzných váh. Pod bodovým elektrickým nábojom rozumieme náboj, ktorého rozmery sú zanedbateľné vzhľadom k vzdialenostiam ostatných elektricky nabitých a s daným nábojom interagujúcich objektov.

Vzájomné silové pôsobenie elektricky nabitých telies možno popísať pomerne jednoduchými vzťahmi, pokiaľ sa tieto telesá nachádzajú v pokoji - nepohybujú sa. Hovoríme, že telesá a častice sú statické, a preto celú túto oblasť javov nazývame elektrostatikou. Ako náhle sa nabité častice začnú pohybovať objavujú sa nové efekty - magnetické polia a pri ich zrýchlenom pohybe sa pozoruje dokonca vyžarovanie elektromagnetických vĺn. Tieto javy budú obsahom až ďalších kapitol tohto kurzu.

Silové pôsobenie nábojov

V mechanike sme sa naučili, že najpresnejší spôsob merania síl predstavujú rovnoramenné váhy. S ich aplikáciou na meranie elektrických síl však rýchlo skončíme. Problém je v tom, že elektrické sily výrazne závisia od vzdialenosti, zatiaľ čo tiažové sily pôsobiace na závažia sú v rámci niekoľkých desiatok kilometrov od miesta váženia konštantné. Videli sme to už v prvom pokuse, keď sme sa s nabitým telesom približovali k drobným telieskam, že výrazný silový účinok sa začal prejavovať až pri priblížení sa na malú vzdialenosť 1 - 2 cm, ale potom sa prudko zvyšoval so zmenšujúcou vzdialenosťou.

Druhá možnosť na meranie síl je silomer, čiže zariadenie, ktoré využíva na meranie deformáciu struny. Nepresnosť silomerov je však veľká - cca 10 až 20 % a rozsah merania síl je malý, lebo pri väčších deformáciách struny sa začínajú prejavovať odchýlky od Hookovho zákona, únava materiálu a pod.  Je tu ešte iná možnosť - využiť na meranie sily krútenie (torziu) dlhého tenkého vlákna. Prvé takéto zariadenie skonštruoval francúzsky fyzik Coulomb a po ňom dostalo toto zariadenie aj svoj názov - "Coulombove torzné váhy"

Vzájomné silové pôsobenie bodových elektrických nábojov, ktoré sú v pokoji, vyjadruje Coulombov zákon. Meraním sa zistilo, že sila medzi elektrickými nábojmi je priamo úmerná veľkostiam nábojov a nepriamo úmerná druhej mocnine ich vzdialenosti

Z voľby jednotiek pre náboj, dĺžku a silu vyplynula veľkosť konštanty K, ktorá sa z historických dôvodov vyjadruje v tvare           .

Podľa Coulombovho zákona veľkosť sily medzi bodovými elektrickými nábojmi klesá úmerne druhej mocnine ich vzdialenosti .