Калькулятор закона Кулона

Закон Кулона описывает электростатическое взаимодействие двух идеальных точечных зарядов. Модуль силы пропорционален произведению модулей зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними. В вакууме коэффициент пропорциональности составляет примерно 8.98755 умножить на 10 в девятой степени, в ньютонах, умноженных на квадратные метры и делённых на квадрат кулона. Перед применением формулы калькулятор переводит выбранные единицы заряда и расстояния в кулоны и метры. Знаки зарядов определяют направление силы. Одноимённые заряды отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Калькулятор выводит силу как положительный модуль и отдельно указывает тип взаимодействия. Это позволяет не путать отрицательный результат алгебраического вычисления с отрицательным модулем силы. В полном векторном расчёте сила действует вдоль прямой, соединяющей заряды, а её направление задаётся в выбранной системе координат. Расстояние сильно влияет на силу по закону обратных квадратов. При увеличении расстояния вдвое сила уменьшается в четыре раза; при уменьшении расстояния вдвое сила возрастает в четыре раза. Зависимость от заряда линейная, поэтому удвоение одного из зарядов удваивает силу. Эти закономерности объясняют интенсивность микроскопических взаимодействий и быстрое ослабление электростатических эффектов с расстоянием. Вводимое расстояние должно соответствовать расстоянию между центрами зарядов, которые можно считать точечными. Материальная среда ослабляет идеальное взаимодействие в вакууме в соответствии со своей относительной диэлектрической проницаемостью. Для воздуха её часто принимают равной единице, а для воды при обычных условиях она близка к восьмидесяти. Калькулятор делит силу, напряжённость поля и потенциальную энергию на введённое значение относительной диэлектрической проницаемости. Реальная проницаемость зависит от температуры, частоты, состава и условий электрического поля, поэтому используйте значение, подходящее для вашей задачи. Напряжённость электрического поля здесь — это модуль поля, создаваемого зарядом 1 в точке расположения заряда 2. Она равна постоянной Кулона, умноженной на модуль первого заряда и делённой на относительную диэлектрическую проницаемость и квадрат расстояния. Потенциальная энергия равна постоянной, умноженной на произведение зарядов с учётом знаков и делённой на диэлектрическую проницаемость и расстояние. В отличие от модуля силы, потенциальная энергия отрицательна для разноимённых зарядов и положительна для одноимённых при стандартном выборе нулевого уровня энергии на бесконечности. Модель точечных зарядов не учитывает конечные размеры объектов, распределение заряда, геометрию поляризации, близлежащие проводники, экранирование и квантовые эффекты. Для нескольких зарядов рассчитайте каждый векторный вклад и примените принцип суперпозиции, а не подставляйте бездумно суммарный скалярный заряд. Инструмент подходит для задач по физике и предварительных оценок. Проектирование высоковольтных устройств, моделирование на наноуровне и расчёты электростатики, критичные для безопасности, требуют численного анализа с учётом геометрии и проверенных свойств материалов.