Електричне
взаємодію точкових зарядів
Леонід Соколов
Назване
взаємодія, не дивлячись на простоту, не вдається інтерпретувати
чітко й однозначно. Його можна описати двома способами: за допомогою закону Кулона
або, використовуючи повне електростатичне поле зарядів. У першому випадку заряди
можуть взаємодіяти між собою безпосередньо, оскільки інтенсивність
події залежить тільки від величини, знаку зарядів і відстані між ними, по
друге, додатково беруть участь посередник - пробний заряд, і все навколишнє
простір.
Два способи
явно відрізняються один від одного, але кінцевий результат виходить однаковою. У
чому причина цього явища? У навчальній літературі [1 ... 4] відповідні
роз'яснення звичайно зводяться до твердження, що заряд і створений ним поле
нерозривно пов'язані між собою. Тому вибір того чи іншого способу означає
тільки вибір мови, якою ведуться міркування та розрахунки, на мові зарядів
або мовою поля. Таке твердження не є очевидним, і в даній статті
воно порівняно докладно обговорюється.
Інший
невирішене питання, що випливає з попереднього, де локалізується
потенційна енергія взаємодії, в самих зарядах або в навколишньому їх
просторі. Невизначений точка зору: у електростатичного системі
визначити локалізацію енергії неможливо. Ця точка зору в даній статті
також піддається обговоренню.
Третє питання,
порушене в статті, роль фізичного вакууму в електростатичному
взаємодії. Зазвичай поняття вакууму використовується в атомній і ядерній фізиці
при аналізі мікроявленій, проте заснований на процесах у фізичному вакуумі
взаємодія зарядів має місце і в макросвіті.
Ряд фізичних
понять і формул, які представляються автору загальновідомими, наприклад, закон
Кулона, напруженість і потенціал поля точкового заряду, об'ємна щільність
енергії поля, принцип суперпозиції полів, теорема Остроградського - Гауса і
тощо, використовуються в статті без пояснень. Проте, у разі необхідності,
можна звернутися до джерел [1 ... 4, 11], або іншим підручниками з фізики.
Розташування
зарядів та позначення величин показані на рис. 1.
Рис. 1. Розташування
електричних зарядів Q1 і Q2 і створюване ними
статичне поле напруженістю E = E1 + E2 в точці
спостереження P (X, Y)
Відстані R0,
R1 і R2 відповідають проміжків між зарядами і від
зарядів до точки спостереження; Q1, Q2> 0 прийняте як на
малюнку, так і наступних міркуваннях і викладках, якщо не обумовлено інше.
Векторні величини виділені жирним шрифтом. Внаслідок обертальною симетрії
поля щодо осі X характеристики взаємодії залежачи тільки від двох
координат X і Y.
Енергія взаємодії
U зарядів за законом Кулона визначається роботою з переміщення заряду Q2
в поле заряду Q1 (або, навпаки) з нескінченного віддаленості до
R0 відстані між ними. У вакуумі
U = Q1Q2/4
