Panel
Muatan listrik dan jenis-jenisnya. Hakikat fisik muatan listrik

Muatan listrik dan jenis-jenisnya. Hakikat fisik muatan listrik

Muatan listrik adalah besaran fisika yang mencirikan intensitas interaksi elektromagnetik antar benda. Muatan listrik itu sendiri tidak ada; pembawanya hanya berupa partikel materi.

Properti dasar

1. Dualitas: di alam ada muatan yang mempunyai dua tanda, muatan sejenis tolak menolak, muatan berlawanan tarik menarik. Dalam hal ini, muatan bersyarat dibagi menjadi positif dan negatif.

Muatan yang dimiliki batang kaca yang digosokkan pada sutra atau kertas disebut positif.

Negatif - muatan yang dimiliki oleh tongkat amber atau ebonit yang digosokkan pada bulu atau wol.

2. Kuantisasi: Jika suatu besaran fisis hanya mempunyai nilai diskrit tertentu, maka dikatakan terkuantisasi (diskrit). Pengalaman menunjukkan bahwa setiap muatan listrik terkuantisasi, mis. terdiri dari bilangan bulat muatan dasar.

dimana =1,2,...bilangan bulat; e =1,6·1 -19 C - muatan dasar.

Elektron mempunyai muatan negatif (dasar) terkecil, proton mempunyai muatan positif.

1 coulomb adalah muatan yang melewati penampang suatu penghantar dalam satu detik ketika arus searah sebesar satu ampere mengalir melalui penghantar tersebut.

3. Biaya konservasi.

Muatan listrik dapat hilang dan muncul kembali hanya berpasangan. Pada setiap pasangan muatan tersebut, muatannya sama besarnya dan berlawanan tandanya. Misalnya, elektron dan positron musnah ketika bertemu, mis. berubah menjadi g - foton netral, dan muatan –e dan +e menghilang. Selama proses yang disebut produksi berpasangan, foton g, memasuki medan inti atom, berubah menjadi sepasang partikel, elektron dan positron, dan timbul muatan +e dan –e.

Hukum kekekalan muatan: dalam sistem terisolasi, jumlah aljabar muatan tetap konstan untuk semua perubahan dalam sistem.

Terpencil adalah sistem benda yang tidak bertukar muatan dengan lingkungan luarnya.

4. Invarian muatan ke berbagai kerangka acuan inersia.

Pengalaman menunjukkan bahwa besarnya muatan tidak bergantung pada kecepatan gerak benda bermuatan. Biaya yang sama yang diukur dalam kerangka pelaporan inersia yang berbeda adalah sama.

5. Aditivitas: .

Klasifikasi biaya.

Tergantung pada ukuran benda bermuatan, muatan dibagi menjadi titik dan diperpanjang.

· Muatan titik adalah benda bermuatan yang dimensinya dapat diabaikan dalam kondisi soal ini.

· Diperluas adalah muatan suatu benda yang dimensinya tidak dapat diabaikan dalam kondisi soal ini. Muatan yang diperluas dibagi menjadi linier, permukaan dan volume.

Dengan kemampuan untuk bergeser relatif terhadap posisi kesetimbangan di bawah pengaruh listrik eksternal. bidang, biaya secara kondisional dibagi menjadi bebas, terikat dan asing.

Bebas disebut muatan yang dapat bergerak bebas dalam suatu benda di bawah pengaruh listrik luar. bidang.

Terkait disebut muatan yang merupakan bagian dari molekul dielektrik, yang berada di bawah pengaruh listrik. medan hanya dapat bergeser dari posisi setimbangnya, namun tidak dapat meninggalkan molekul.

Pihak ketiga disebut muatan yang terletak pada dielektrik, tetapi bukan bagian dari molekulnya.

Hukum yang mengatur gaya interaksi antara muatan titik ditetapkan secara eksperimental pada tahun 1785. Liontin.

hukum Coulomb: gaya interaksi antara dua muatan titik yang diam berbanding lurus dengan muatan-muatan tersebut, berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut, berarah sepanjang garis lurus yang menghubungkan muatan-muatan tersebut, dan bergantung pada lingkungan di mana muatan-muatan tersebut berada.

dimana q 1, q 2 - nilai muatan; r adalah jarak antar muatan;

8,85 1 -12 C 2 / (N m 2) - konstanta listrik,

e adalah konstanta dielektrik medium.

Konstanta dielektrik suatu zat menunjukkan berapa kali gaya interaksi antar muatan dalam suatu dielektrik tertentu lebih kecil dari pada dalam ruang hampa, ruang hampa = 1, merupakan besaran tak berdimensi.

Mari kita jelaskan alasan pelemahan ini dengan memperhatikan bola bermuatan yang dikelilingi oleh dielektrik. Bidang bola mengarahkan molekul dielektrik, dan muatan terikat negatif muncul pada permukaan dielektrik yang berdekatan dengan bola.

Medan di setiap titik dielektrik akan dihasilkan oleh dua bola bermuatan berlawanan: permukaan bola, bermuatan positif, dan permukaan dielektrik bermuatan negatif yang berdekatan dengannya, sedangkan medan muatan terikat dikurangi dari bidang tersebut. biaya bebas, dan total bidang akan lebih lemah dari bidang satu bola.

1. Kekuatan medan elektrostatik. Prinsip superposisi medan listrik. Aliran vektor.

Setiap muatan mengubah sifat-sifat ruang di sekitarnya - ia menciptakan medan listrik di dalamnya.

Medan listrik merupakan salah satu wujud keberadaan materi yang mengelilingi muatan listrik. Medan ini memanifestasikan dirinya dalam kenyataan bahwa muatan listrik yang ditempatkan di titik mana pun berada di bawah pengaruh gaya.

Konsep medan listrik diperkenalkan ke dalam sains pada tahun 30-an abad ke-19 oleh ilmuwan Inggris Michael Faraday.

Menurut Faraday, setiap muatan listrik dikelilingi oleh medan listrik yang ditimbulkannya, sehingga muatan semacam itu kadang disebut muatan sumber. Muatan yang mempelajari medan muatan sumber disebut muatan uji.

Agar gaya yang bekerja pada muatan uji dapat mencirikan medan pada suatu titik tertentu; Biaya tes harus berupa biaya poin.

Biaya poin disebut benda bermuatan, yang dimensinya dapat diabaikan dalam kondisi soal ini, yaitu. yang dimensinya kecil dibandingkan dengan jarak ke benda lain yang berinteraksi dengannya. Dalam hal ini, medan listrik muatan uji harus sedemikian kecil sehingga tidak mengubah medan muatan sumber. Semakin kecil ukuran benda bermuatan dan semakin lemah medannya dibandingkan dengan medan muatan sumber, semakin akurat benda bermuatan tersebut memenuhi kondisi muatan uji.

Medan listrik merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan c = 3·1 8 .

Medan muatan listrik stasioner bersifat elektrostatis.

Dengan menggunakan muatan uji, kami menyelidiki medan yang diciptakan oleh muatan stasioner - sumbernya.

Gaya yang bekerja pada muatan uji pada suatu titik tertentu di lapangan bergantung pada besar kecilnya muatan uji. Jika kita mengambil muatan uji yang berbeda, maka gaya yang bekerja padanya pada suatu titik tertentu di lapangan akan berbeda.

Namun, rasio gaya terhadap besarnya muatan uji tetap konstan dan menjadi ciri medan itu sendiri. Perbandingan ini disebut kuat medan listrik pada suatu titik tertentu.

Kekuatan medan listrik adalah besaran vektor yang secara numerik sama dengan gaya yang bekerja pada medan pada muatan uji positif satuan pada suatu titik tertentu di medan dan searah dengan gaya ini.

Intensitas merupakan ciri utama medan dan mencirikan secara lengkap medan pada setiap titik baik besaran maupun arahnya.

Kekuatan medan muatan titik.

Menurut hukum Coulomb

adalah kuat medan listrik suatu muatan titik pada jarak r dari muatan tersebut.

Lebih mudah untuk menggambarkan medan listrik secara grafis menggunakan gambar yang disebut garis gaya, atau garis tegangan.

Garis ketegangan adalah garis yang garis singgungnya pada setiap titik berimpit dengan vektor tegangan pada titik tersebut.

Garis kuat medan yang diciptakan oleh muatan stasioner selalu dimulai dan berakhir pada muatan (atau tak terhingga) dan tidak pernah tertutup. Medan yang lebih kuat diwakili oleh garis tegangan yang jaraknya lebih rapat. Kepadatan garis dipilih sehingga jumlah garis yang menembus suatu satuan permukaan situs yang tegak lurus terhadap garis sama dengan nilai numerik vektor. Garis ketegangan tidak pernah berpotongan, karena... perpotongannya berarti dua arah vektor kuat medan yang berbeda pada titik yang sama, yang tidak masuk akal.

Medan yang intensitas di semua titik mempunyai besar yang sama dan arah yang sama disebut homogen. Dalam medan seperti itu, garis-garis gaya sejajar dan kerapatannya sama di semua tempat, yaitu. mereka terletak pada jarak yang sama satu sama lain.

Prinsip superposisi.

Jika medan listrik pada suatu titik tertentu ditimbulkan oleh beberapa muatan, maka kuat medan yang dihasilkan sama dengan jumlah vektor kuat medan yang ditimbulkan oleh masing-masing muatan secara terpisah.

Prinsip superposisi merupakan fakta eksperimental yang berlaku hingga medan yang sangat kuat. Menurut hukum yang sama, tidak hanya medan elektromagnetik statis, tetapi juga berubah dengan cepat yang terbentuk

Mari kita pilih dalam bidang vektor volume tertentu yang dibatasi oleh permukaan S. Mari kita bagi permukaan ini menjadi area ukuran dasar .

Elemen permukaan terarah dapat dimasukkan ke dalam pertimbangan. Elemen berarah suatu permukaan adalah vektor yang panjangnya sama dengan luas elemen tersebut, dan arahnya berimpit dengan arah garis normal elemen tersebut. Untuk permukaan tertutup diambil garis normal luar permukaan. Karena pilihan arahnya bersifat arbitrer (bersyarat), maka ia dapat diarahkan ke satu arah dari lokasi atau ke arah lain; ini bukanlah vektor sebenarnya, melainkan vektor semu;

Elemen permukaan terarah,

Permukaan dasar.

Aliran vektor tegangan melalui permukaan dasar dS disebut produk skalar

dimana a adalah sudut antara vektor dan ,

E n - proyeksi ke arah normal.

Setelah menjumlahkan aliran yang melalui semua area dasar di mana permukaan S dibagi, kita memperoleh aliran vektor yang melalui permukaan S.

Aliran suatu vektor melalui permukaan S merupakan integral

Untuk permukaan tertutup.

Fluks vektor adalah besaran aljabar:

Untuk bidang yang seragam

Aliran vektor tegangan dapat diberikan interpretasi geometris yang jelas: secara numerik sama dengan jumlah garis tegangan yang melintasi permukaan tertentu.

2. Teorema Gauss untuk fluks vektor dan penerapannya untuk menghitung medan muatan yang diperluas dalam ruang hampa.

Mengetahui kuat medan suatu muatan titik, dan menggunakan prinsip superposisi, kita dapat menghitung kuat medan yang ditimbulkan oleh beberapa muatan titik. Namun, untuk muatan yang diperluas, penerapan prinsip superposisi sulit dilakukan. Sebuah metode untuk menghitung medan yang diciptakan oleh muatan yang diperluas diusulkan oleh ilmuwan Jerman Gauss pada awal abad ke-19.

Teorema Gauss untuk medan elektrostatis dalam ruang hampa.

Mari kita perhatikan medan muatan titik dalam ruang hampa dan menghitung jari-jari bola yang menembus permukaan

Kekuatan medan di setiap titik pada permukaan bola

Listrik mengelilingi kita di semua sisi. Namun pada suatu waktu hal ini tidak terjadi. Karena kata itu sendiri berasal dari nama Yunani untuk bahan tertentu: “elektron”, dalam bahasa Yunani, “amber”. Mereka melakukan eksperimen menarik dengannya, mirip dengan trik sulap. Orang-orang selalu menyukai keajaiban, tetapi di sini segala macam debu, vili, benang, rambut mulai tertarik pada sepotong ambar, segera setelah digosok dengan selembar kain. Artinya, batu emas ini tidak memiliki “pegangan” kecil, tetapi dapat mengambil bulu halus.

Dalam kontak dengan

Teman sekelas

Akumulasi listrik dan pengetahuan tentangnya

Akumulasi listrik yang terlihat juga terjadi ketika mereka memakai kerajinan yang terbuat dari amber: manik-manik ambar, jepit rambut amber. Tidak ada penjelasan lain selain sihir yang jelas, tidak mungkin ada. Lagi pula, agar triknya berhasil, manik-manik harus disortir secara eksklusif dengan tangan yang bersih dan kering dan sambil duduk dengan pakaian bersih. Dan rambut yang bersih, digosok dengan baik dengan jepit rambut, memberikan sesuatu yang indah dan menakutkan: lingkaran rambut yang mencuat. Dan bahkan berderak. Dan bahkan dalam kegelapan pun ada kilatan cahaya. Ini adalah tindakan roh yang menuntut dan berubah-ubah, serta menakutkan dan tidak dapat dipahami. Namun waktunya telah tiba, dan fenomena listrik tidak lagi menjadi wilayah roh.

Mereka mulai menyebut segala sesuatu sekadar “interaksi”. Saat itulah kami mulai bereksperimen. Mereka datang dengan mesin khusus untuk ini (mesin elektroforik), dan toples untuk menyimpan listrik (toples Leyden). Dan perangkat yang sudah bisa menunjukkan “sama-lebih-kurang” dalam kaitannya dengan listrik (elektroskop). Yang tersisa hanyalah menjelaskan semuanya dengan bantuan bahasa rumus yang semakin kuat.

Oleh karena itu, umat manusia merasa perlu untuk mengenali keberadaan muatan listrik tertentu di alam. Sebenarnya judul tersebut tidak mengandung penemuan apapun. Listrik berarti berhubungan dengan fenomena studi yang dimulai dengan keajaiban amber. Kata “muatan” hanya berbicara tentang kemungkinan-kemungkinan samar yang tertanam dalam suatu objek, seperti bola meriam. Jelas sekali bahwa listrik dapat diproduksi dan disimpan. Dan entah bagaimana hal itu harus diukur. Sama seperti zat biasa, misalnya minyak.

Dan, dengan analogi dengan zat, partikel terkecilnya (atom) diucapkan dengan penuh percaya diri sejak zaman Democritus, dan memutuskan bahwa muatan tersebut pasti terdiri dari "sel-sel" yang sangat kecil - benda. Jumlahnya dalam suatu benda bermuatan besar akan memberikan besarnya muatan listrik.

Muatan listrik - hukum kekekalan muatan

Tentu saja, pada saat itu mereka bahkan tidak dapat membayangkan berapa banyak “sel darah” listrik yang dapat muncul bahkan dalam benda bermuatan yang sangat kecil sekalipun. Namun satuan praktis muatan listrik masih diperlukan. Dan mereka mulai menciptakannya. Liontin tersebut, yang kemudian diberi nama unit tersebut, tampaknya mengukur besaran muatan menggunakan bola logam yang digunakannya untuk melakukan eksperimen, tetapi entah bagaimana secara relatif. Membuka saya hukum Coulomb yang terkenal, di mana ia menulis secara aljabar bahwa gaya yang bekerja antara dua muatan q1 dan q2 yang dipisahkan oleh jarak R sebanding dengan hasil kali keduanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

Koefisien k bergantung pada medium tempat terjadinya interaksi, tetapi dalam ruang hampa sama dengan kesatuan.

Mungkin, setelah Kepler dan Newton, melakukan hal seperti itu tidaklah terlalu sulit. Jarak mudah diukur. Dia membagi muatannya secara fisik, menyentuh satu bola ke bola lainnya. Ternyata pada dua bola identik, jika yang satu bermuatan dan yang lainnya tidak, muatannya terbagi dua saat bersentuhan - muatannya tersebar di kedua bola. Jadi, dia menerima nilai pecahan dari kuantitas awal yang tidak diketahui q.

Mempelajari interaksi muatan listrik, ia melakukan pengukuran pada jarak yang berbeda antar bola, mencatat penyimpangan pada keseimbangan torsinya, yang diperoleh ketika bola bermuatan saling tolak menolak. Rupanya, hukumnya merupakan kemenangan murni bagi aljabar, karena Coulomb sendiri tidak mengetahui satuan pengukuran muatan “coulomb” dan tidak dapat mengetahuinya.

Kemenangan lainnya adalah penemuan fakta bahwa jumlah total kuantitas yang sama q dalam bola yang mampu dia isi dengan cara ini selalu tidak berubah. Oleh karena itu ia menyebut hukum terbuka sebagai hukum kekekalan muatan.

Q = q 1 + q 2 + q 3 + … + q n

Kita harus menghargai keakuratan dan kesabaran ilmuwan, serta keberaniannya dalam menyatakan hukum-hukumnya, tanpa mengetahui satuan jumlah apa yang ia pelajari.

Sebuah partikel listrik - muatan minimum

Baru kemudian mereka menyadari bahwa muatan listrik dasar, yaitu muatan listrik terkecil, adalah... sebuah elektron. Bukan hanya sepotong kecil amber, tetapi sebuah partikel kecil yang tak terlukiskan yang bahkan (hampir) bukan merupakan suatu zat, tetapi harus ada dalam benda material mana pun. Dan bahkan dalam setiap atom dari setiap zat. Dan tidak hanya pada atom, tetapi juga di sekitarnya. Dan itu:

yang ditemukan dalam atom disebut elektron terikat.
dan yang ada disekitarnya adalah elektron bebas.

Elektron terikat dalam suatu atom karena inti atom juga mengandung partikel bermuatan – proton, dan setiap proton pasti akan menarik elektron ke dirinya sendiri. Sesuai dengan hukum Coulomb.

Dan muatan yang dapat Anda lihat atau rasakan adalah hasil dari:

gesekan,
tabungan, akumulasi
reaksi kimia,
induksi elektromagnetik,

hanya terdiri dari elektron bebas yang dikeluarkan dari atom karena berbagai kesalahpahaman:

dari terkena atom lain (emisi termal)
kuantum cahaya (fotoemisi) dan karena alasan lainnya

dan berkeliaran di dalam benda makroskopis yang besar (misalnya rambut).

Bagi elektron, benda kita sangatlah besar. Satu satuan muatan (coulomb) mengandung kira-kira jumlah elektron: sedikit di atas 624.150.912.514.351.000. Bunyinya seperti ini: 624 kuadriliun 150 triliun 912 miliar 514 juta 351 ribu elektron dalam satu coulomb muatan listrik.

Dan liontin itu adalah jumlah yang sangat sederhana dan dekat dengan kita. Coulomb adalah muatan yang sama dengan itu mengalir dalam satu sekon melalui penampang suatu penghantar jika arus yang ada di dalamnya mempunyai gaya satu ampere. Artinya, pada 1 ampere, untuk setiap detik, tepat 624 kuadriliun ... elektron ini akan melintas melalui penampang kawat.

Elektron sangat mobile dan bergerak sangat cepat di dalam tubuh fisik sehingga mereka menyalakan bola lampu dalam sekejap, segera setelah kita menekan tombolnya. Dan itulah mengapa interaksi kelistrikan kita begitu cepat sehingga peristiwa yang disebut “rekombinasi” terjadi setiap detik. Elektron yang lolos menemukan atom dari mana elektron baru saja lepas dan menempati ruang kosong di dalamnya.

Jumlah kejadian seperti itu per detik juga berada pada urutan... yah, semua orang sudah membayangkan ini. Dan peristiwa ini terus terulang ketika elektron meninggalkan atom dan kemudian kembali ke atom. Mereka lari dan kembali. Inilah hidup mereka, tanpanya mereka tidak bisa hidup. Dan hanya berkat ini listrik ada - sistem yang telah menjadi bagian dari kehidupan kita, kenyamanan kita, nutrisi dan pelestarian kita.

Arah arus. Siapa yang bertanggung jawab atas tanggung jawab kita?

Yang tersisa hanyalah satu keingintahuan kecil yang diketahui semua orang, namun tidak ada satupun fisikawan yang mau mengoreksinya.

Ketika Coulomb mempermainkan bolanya, mereka melihat ada dua jenis muatan. Dan muatan yang sejenis akan saling tolak menolak, dan muatan yang berbeda jenis akan tarik menarik. Wajar jika menyebutkan beberapa di antaranya positif dan ada pula yang negatif. Dan asumsikan arus listrik mengalir dari tempat yang lebih banyak ke tempat yang lebih sedikit. Artinya, dari plus ke minus. Jadi hal ini melekat di benak fisikawan selama beberapa generasi.

Namun bukan elektron, melainkan ion yang pertama kali ditemukan. Inilah atom-atom yang tidak dapat dipisahkan yang telah kehilangan elektronnya. Di dalam intinya terdapat proton “ekstra”, dan oleh karena itu bermuatan. Nah, ketika mereka mengetahui hal ini, mereka langsung menghela nafas dan berkata - ini dia, Anda adalah muatan positif kami. Dan proton mendapatkan reputasi sebagai partikel bermuatan positif.

Dan kemudian mereka menyadari bahwa atom seringkali bersifat netral karena muatan listrik inti diimbangi oleh muatan kulit elektron yang berputar mengelilingi inti. Artinya, mereka membangun model atom planet. Dan baru pada saat itulah mereka memahami bahwa atom menyusun seluruh (hampir) materi, kisi kristal padatnya, atau seluruh massa benda cairnya. Artinya, proton dengan neutron terletak kokoh di dalam inti atom. Dan tidak sesuai keinginan Anda, seperti elektron cahaya dan elektron bergerak. Akibatnya arus tidak mengalir dari plus ke minus, melainkan sebaliknya dari minus ke plus.

Kata listrik berasal dari nama Yunani untuk amber - ελεκτρον .
Amber adalah resin fosil pohon jenis konifera. Orang dahulu memperhatikan bahwa jika amber digosok dengan selembar kain, itu akan menarik benda ringan atau debu. Fenomena yang sekarang kita sebut listrik statis ini dapat diamati dengan menggosokkan kain ebonit atau batang kaca atau sekadar penggaris plastik.

Penggaris plastik, yang telah digosok seluruhnya dengan serbet kertas, menarik potongan kertas kecil (Gbr. 22.1). Anda mungkin pernah melihat pelepasan listrik statis saat menyisir rambut atau melepas blus atau kemeja nilon. Anda mungkin pernah mengalami sengatan listrik saat menyentuh pegangan pintu besi setelah berdiri dari kursi mobil atau berjalan di atas karpet sintetis. Dalam semua kasus ini, benda memperoleh muatan listrik melalui gesekan; mereka mengatakan bahwa elektrifikasi terjadi melalui gesekan.

Apakah semua muatan listrik sama atau ada yang berbeda jenisnya? Ternyata muatan listrik ada dua jenis, yang dapat dibuktikan dengan percobaan sederhana berikut ini. Gantungkan penggaris plastik di tengahnya pada seutas benang dan gosok secara menyeluruh dengan selembar kain. Jika sekarang kita membawa penggaris lain yang dialiri listrik ke sana, kita akan menemukan bahwa penggaris-garis tersebut saling tolak menolak (Gbr. 22.2, a).
Dengan cara yang sama, dengan mendekatkan batang kaca berlistrik lainnya, kita akan mengamati gaya tolak menolaknya (Gbr. 22.2,6). Jika batang kaca bermuatan didekatkan ke penggaris plastik yang dialiri listrik, maka batang tersebut akan tertarik (Gbr. 22.2, c). Penggaris tampaknya mempunyai muatan yang berbeda dengan batang kaca.
Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa semua benda bermuatan dibagi menjadi dua kategori: benda tersebut tertarik oleh plastik dan ditolak oleh kaca, atau, sebaliknya, ditolak oleh plastik dan ditarik oleh kaca. Tampaknya ada dua jenis muatan, muatan yang sejenis akan tolak menolak, dan muatan yang berbeda jenis akan tarik menarik. Kita mengatakan bahwa muatan yang sejenis akan tolak menolak, dan muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik.

Negarawan, filsuf dan ilmuwan Amerika Benjamin Franklin (1706-1790) menyebut kedua jenis muatan ini positif dan negatif. Tidak ada bedanya berapa biaya yang harus dikeluarkan;
Franklin mengusulkan agar muatan batang kaca yang dialiri listrik dianggap positif. Dalam hal ini, muatan yang muncul pada penggaris plastik (atau amber) akan bernilai negatif. Perjanjian ini masih diikuti sampai sekarang.

Teori kelistrikan Franklin sebenarnya merupakan konsep "satu fluida": muatan positif dipandang sebagai kelebihan "fluida listrik" dibandingkan kandungan normalnya dalam suatu benda, dan muatan negatif sebagai kekurangannya. Franklin berpendapat bahwa ketika, sebagai akibat dari suatu proses, suatu muatan tertentu muncul dalam satu benda, jumlah muatan yang sama dari jenis yang berlawanan secara bersamaan muncul di benda lain. Oleh karena itu, nama “positif” dan “negatif” harus dipahami dalam pengertian aljabar, sehingga total muatan yang diperoleh benda dalam proses apa pun selalu sama dengan nol.

Misalnya, ketika penggaris plastik digosok dengan serbet kertas, penggaris tersebut memperoleh muatan negatif, dan serbet tersebut memperoleh muatan positif yang sama. Terdapat pemisahan muatan, tetapi jumlahnya nol.
Contoh ini menggambarkan hal yang sudah mapan hukum kekekalan muatan listrik yang berbunyi:

Muatan listrik total yang dihasilkan dari suatu proses adalah nol.

Penyimpangan dari hukum ini tidak pernah diamati, oleh karena itu kita dapat menganggap bahwa hukum ini sama kuatnya dengan hukum kekekalan energi dan momentum.

Muatan listrik dalam atom

Baru pada abad terakhir menjadi jelas bahwa penyebab keberadaan muatan listrik terletak pada atom itu sendiri. Nanti kita akan membahas lebih detail tentang struktur atom dan perkembangan gagasannya. Di sini kita akan membahas secara singkat gagasan utama yang akan membantu kita lebih memahami sifat listrik.

Menurut konsep modern, sebuah atom (yang disederhanakan) terdiri dari inti berat bermuatan positif yang dikelilingi oleh satu atau lebih elektron bermuatan negatif.
Dalam keadaan normal, muatan positif dan negatif dalam suatu atom besarnya sama, dan atom secara keseluruhan netral secara listrik. Namun, sebuah atom dapat kehilangan atau memperoleh satu atau lebih elektron. Maka muatannya akan positif atau negatif, dan atom tersebut disebut ion.

Dalam benda padat, inti atom dapat bergetar, tetap berada pada posisi tetap, sementara beberapa elektron bergerak bebas sepenuhnya. Elektrifikasi melalui gesekan dapat dijelaskan oleh fakta bahwa dalam zat yang berbeda, inti atom menahan elektron dengan kekuatan berbeda.
Ketika penggaris plastik yang digosok dengan serbet kertas memperoleh muatan negatif, ini berarti bahwa elektron dalam serbet kertas terikat kurang erat dibandingkan pada plastik, dan beberapa di antaranya berpindah dari serbet ke penggaris. Muatan positif serbet sama besarnya dengan muatan negatif yang diperoleh penggaris.

Biasanya, benda yang dialiri arus listrik karena gesekan hanya menahan muatan untuk sementara waktu dan akhirnya kembali ke keadaan netral secara listrik. Kemana perginya tagihan tersebut? Ini “mengalir” ke molekul air yang terkandung di udara.
Faktanya adalah molekul air bersifat polar: meskipun secara umum netral secara listrik, muatan di dalamnya tidak terdistribusi secara merata (Gbr. 22.3). Oleh karena itu, kelebihan elektron dari penggaris yang dialiri listrik akan “mengalir” ke udara, tertarik ke daerah molekul air yang bermuatan positif.
Sebaliknya, muatan positif benda akan dinetralkan oleh elektron yang terikat lemah oleh molekul air di udara. Dalam cuaca kering, pengaruh listrik statis jauh lebih terlihat: molekul air di udara lebih sedikit dan muatan tidak mengalir dengan cepat. Dalam cuaca basah dan hujan, item tersebut tidak dapat menahan muatannya dalam waktu lama.

Isolator dan konduktor

Misalkan ada dua bola logam, salah satunya bermuatan tinggi dan yang lainnya netral secara listrik. Jika kita menghubungkannya dengan, katakanlah, paku besi, bola yang tidak bermuatan akan dengan cepat memperoleh muatan listrik. Jika kedua bola tersebut kita sentuh secara bersamaan dengan tongkat kayu atau sepotong karet, maka bola yang tidak bermuatan tersebut akan tetap tidak bermuatan. Zat seperti besi disebut penghantar listrik; kayu dan karet disebut non-konduktor, atau isolator.

Logam umumnya merupakan konduktor yang baik; Sebagian besar zat lain adalah isolator (namun, isolator hanya sedikit menghantarkan listrik). Menariknya, hampir semua bahan alami termasuk dalam salah satu dari dua kategori yang sangat berbeda ini.
Namun demikian, ada zat (di antaranya silikon, germanium, dan karbon yang harus disebutkan) yang termasuk dalam kategori perantara (tetapi juga terpisah tajam). Mereka disebut semikonduktor.

Dari sudut pandang teori atom, elektron dalam isolator terikat sangat erat pada inti atom, sedangkan dalam konduktor banyak elektron terikat sangat lemah dan dapat bergerak bebas di dalam zat.
Ketika benda bermuatan positif didekatkan atau disentuh suatu konduktor, elektron bebas dengan cepat bergerak menuju muatan positif. Jika suatu benda bermuatan negatif, maka elektron sebaliknya cenderung menjauhinya. Dalam semikonduktor hanya terdapat sedikit elektron bebas, sedangkan pada isolator praktis tidak ada elektron bebas.

Biaya yang diinduksi. Elektroskop

Mari kita mendekatkan benda logam bermuatan positif ke benda logam lain (netral).

Setelah kontak, elektron bebas dari benda netral akan tertarik ke benda bermuatan positif dan sebagian akan berpindah ke benda tersebut. Karena benda kedua sekarang kekurangan sejumlah elektron bermuatan negatif, maka benda tersebut memperoleh muatan positif. Proses ini disebut elektrifikasi karena adanya daya hantar listrik.

Sekarang mari kita mendekatkan benda bermuatan positif ke batang logam netral, tetapi agar tidak bersentuhan. Meskipun elektron tidak akan meninggalkan batang logam, namun tetap akan bergerak menuju benda bermuatan; muatan positif akan muncul di ujung batang yang berlawanan (Gbr. 22.4). Dalam hal ini dikatakan ada muatan yang diinduksi (atau diinduksi) pada ujung batang logam. Tentu saja, tidak ada muatan baru yang muncul: muatan-muatan tersebut terpisah begitu saja, tetapi secara keseluruhan batang tersebut tetap netral secara listrik. Namun, jika sekarang kita memotong batang melintang di tengah, kita akan mendapatkan dua benda bermuatan - satu bermuatan negatif, yang lain bermuatan positif.

Anda juga dapat memberikan muatan pada benda logam dengan menghubungkannya dengan kawat ke tanah (atau, misalnya, ke pipa air yang masuk ke dalam tanah), seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 22.5, sebuah. Subjek dikatakan membumi. Karena ukurannya yang sangat besar, bumi menerima dan melepaskan elektron; ia bertindak sebagai reservoir muatan. Jika Anda mendekatkan benda bermuatan, katakanlah, negatif, ke logam, maka elektron bebas dari logam tersebut akan ditolak dan banyak yang akan mengikuti kawat menuju tanah (Gbr. 22.5,6). Logam tersebut akan bermuatan positif. Jika sekarang Anda melepaskan kabelnya, muatan induksi positif akan tetap berada pada logam. Tetapi jika Anda melakukan ini setelah benda bermuatan negatif dikeluarkan dari logam, maka semua elektron akan memiliki waktu untuk kembali dan logam akan tetap netral secara listrik.

Elektroskop (atau elektrometer sederhana) digunakan untuk mendeteksi muatan listrik.

Seperti yang dapat dilihat dari Gambar. 22.6, terdiri dari sebuah badan, di dalamnya terdapat dua daun yang dapat digerakkan, seringkali terbuat dari emas. (Kadang-kadang hanya satu daun yang dapat digerakkan.) Daun dipasang pada batang logam, yang diisolasi dari badan dan diakhiri di bagian luar dengan bola logam. Jika benda bermuatan didekatkan ke bola, terjadi pemisahan muatan pada batang (Gbr. 22.7, a), daun-daun tersebut ternyata bermuatan sama dan saling tolak menolak, seperti terlihat pada gambar.

Anda dapat mengisi daya batang sepenuhnya karena konduktivitas listrik (Gbr. 22.7, b). Bagaimanapun, semakin besar muatannya, semakin banyak daun yang menyimpang.

Namun perlu diperhatikan bahwa tanda muatan tidak dapat ditentukan dengan cara ini: muatan negatif akan memisahkan daun-daun dengan jarak yang sama persis dengan jarak muatan positif yang sama. Namun, elektroskop dapat digunakan untuk menentukan tanda muatan; untuk ini, batang harus terlebih dahulu diberi, katakanlah, muatan negatif (Gbr. 22.8, a). Jika sekarang kita mendekatkan benda bermuatan negatif ke bola elektroskop (Gbr. 22.8,6), maka elektron tambahan akan berpindah ke daun dan elektron tersebut akan semakin menjauh. Sebaliknya, jika muatan positif dibawa ke bola, maka elektron akan menjauh dari daun dan mendekat (Gbr. 22.8, c), karena muatan negatifnya akan berkurang.

Elektroskop banyak digunakan pada awal mula teknik elektro. Elektrometer modern yang sangat sensitif beroperasi dengan prinsip yang sama ketika menggunakan sirkuit elektronik.

Publikasi ini berdasarkan bahan dari buku karya D. Giancoli. "Fisika dalam dua jilid" 1984 Jilid 2.

Bersambung. Secara singkat tentang publikasi berikut:

Memaksa F, yang dengannya suatu benda bermuatan bekerja pada benda bermuatan lainnya, sebanding dengan hasil kali muatan-muatannya Q 1 dan Q 2 dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak R diantara mereka.

Komentar dan saran diterima dan diterima!

Abstrak tentang teknik elektro

Diselesaikan oleh: Agafonov Roman

Perguruan Tinggi Agro-Industri Luga

Tidak mungkin memberikan definisi singkat tentang muatan yang memuaskan dalam segala hal. Kita terbiasa menemukan penjelasan yang dapat dimengerti untuk formasi dan proses yang sangat kompleks seperti atom, kristal cair, distribusi molekul berdasarkan kecepatan, dll. Tetapi konsep-konsep yang paling mendasar dan mendasar, yang tidak dapat dibagi lagi menjadi konsep-konsep yang lebih sederhana, menurut ilmu pengetahuan saat ini, tidak memiliki mekanisme internal apa pun, tidak dapat lagi dijelaskan secara singkat dengan cara yang memuaskan. Apalagi jika benda tersebut tidak dapat dirasakan secara langsung oleh indera kita. Konsep dasar inilah yang dimaksud dengan muatan listrik.

Pertama-tama mari kita coba mencari tahu bukan apa itu muatan listrik, tetapi apa yang tersembunyi di balik pernyataan: benda atau partikel ini mempunyai muatan listrik.

Anda tahu bahwa semua benda dibangun dari partikel-partikel kecil, yang tidak dapat dibagi lagi menjadi partikel-partikel yang lebih sederhana (sejauh yang diketahui ilmu pengetahuan), yang oleh karena itu disebut partikel elementer. Semua partikel elementer memiliki massa dan karenanya mereka tertarik satu sama lain. Menurut hukum gravitasi universal, gaya tarik-menarik berkurang secara relatif lambat seiring bertambahnya jarak di antara keduanya: berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Selain itu, sebagian besar partikel elementer, meskipun tidak semuanya, memiliki kemampuan untuk berinteraksi satu sama lain dengan gaya yang juga berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, namun gaya ini jauh lebih besar daripada gaya gravitasi. . Jadi, dalam atom hidrogen, yang secara skematis ditunjukkan pada Gambar 1, elektron tertarik ke inti (proton) dengan gaya 1039 kali lebih besar daripada gaya tarik gravitasi.

Jika partikel berinteraksi satu sama lain dengan gaya yang perlahan berkurang seiring bertambahnya jarak dan berkali-kali lipat lebih besar daripada gaya gravitasi, maka partikel tersebut dikatakan bermuatan listrik. Partikel-partikel itu sendiri disebut bermuatan. Ada partikel tanpa muatan listrik, namun tidak ada muatan listrik tanpa partikel.

Interaksi antar partikel bermuatan disebut elektromagnetik. Ketika kita mengatakan bahwa elektron dan proton bermuatan listrik, ini berarti mereka mampu melakukan interaksi jenis tertentu (elektromagnetik), dan tidak lebih. Kurangnya muatan pada partikel berarti tidak mendeteksi interaksi tersebut. Muatan listrik menentukan intensitas interaksi elektromagnetik, seperti halnya massa menentukan intensitas interaksi gravitasi. Muatan listrik adalah karakteristik terpenting kedua (setelah massa) dari partikel elementer, yang menentukan perilakunya di dunia sekitar.

Dengan demikian

Muatan listrik adalah besaran skalar fisik yang mencirikan sifat partikel atau benda untuk memasuki interaksi gaya elektromagnetik.

Muatan listrik dilambangkan dengan huruf q atau Q.

Sama seperti dalam mekanika konsep titik material sering digunakan, yang memungkinkan untuk menyederhanakan solusi banyak masalah secara signifikan, ketika mempelajari interaksi muatan, konsep muatan titik juga efektif. Muatan titik adalah benda bermuatan yang dimensinya jauh lebih kecil daripada jarak dari benda tersebut ke titik pengamatan dan benda bermuatan lainnya. Khususnya, jika kita berbicara tentang interaksi dua muatan titik, maka mereka berasumsi bahwa jarak antara dua benda bermuatan yang dipertimbangkan secara signifikan lebih besar daripada dimensi liniernya.

Muatan listrik suatu partikel elementer bukanlah “mekanisme” khusus dalam partikel yang dapat dikeluarkan darinya, diuraikan menjadi bagian-bagian komponennya, dan disusun kembali. Adanya muatan listrik pada suatu elektron dan partikel lain hanya berarti adanya interaksi tertentu di antara keduanya.

Di alam, terdapat partikel-partikel yang muatannya berlawanan tanda. Muatan proton disebut positif, dan muatan elektron disebut negatif. Tentu saja, tanda positif suatu muatan pada suatu partikel tidak berarti bahwa ia mempunyai kelebihan khusus. Pengenalan muatan dua tanda hanya mengungkapkan fakta bahwa partikel bermuatan dapat menarik dan menolak. Jika tanda muatannya sama maka partikel akan tolak menolak, dan jika tanda muatannya berbeda maka partikel akan tarik menarik.

Saat ini belum ada penjelasan mengenai penyebab adanya dua jenis muatan listrik tersebut. Bagaimanapun, tidak ditemukan perbedaan mendasar antara muatan positif dan negatif. Jika tanda-tanda muatan listrik partikel berubah menjadi sebaliknya, maka sifat interaksi elektromagnetik di alam tidak akan berubah.

Muatan positif dan negatif sangat seimbang di alam semesta. Dan jika Alam Semesta terbatas, maka muatan listrik totalnya kemungkinan besar sama dengan nol.

Hal yang paling luar biasa adalah muatan listrik semua partikel elementer besarnya sama. Ada muatan minimum, yang disebut muatan elementer, yang dimiliki oleh semua partikel elementer bermuatan. Muatannya bisa positif, seperti proton, atau negatif, seperti elektron, tetapi modulus muatannya sama di semua kasus.

Tidak mungkin memisahkan sebagian muatan, misalnya, dari sebuah elektron. Ini mungkin hal yang paling mengejutkan. Tidak ada teori modern yang dapat menjelaskan mengapa muatan semua partikel sama, dan tidak mampu menghitung nilai muatan listrik minimum. Itu ditentukan secara eksperimental menggunakan berbagai eksperimen.

Pada tahun 1960-an, setelah jumlah partikel elementer yang baru ditemukan mulai bertambah secara mengkhawatirkan, muncul hipotesis bahwa semua partikel yang berinteraksi kuat adalah partikel komposit. Partikel yang lebih mendasar disebut quark. Yang mengejutkan adalah bahwa quark seharusnya mempunyai muatan listrik pecahan: 1/3 dan 2/3 muatan dasar. Untuk menghasilkan proton dan neutron, dua jenis quark sudah cukup. Dan jumlah maksimumnya, tampaknya, tidak melebihi enam.

Tidak mungkin membuat standar makroskopis untuk satuan muatan listrik, serupa dengan standar panjang - satu meter, karena kebocoran muatan yang tak terhindarkan. Wajar jika kita menganggap muatan elektron sebagai satu kesatuan (hal ini sekarang dilakukan dalam fisika atom). Namun pada zaman Coulomb, keberadaan elektron di alam belum diketahui. Selain itu, muatan elektron terlalu kecil sehingga sulit digunakan sebagai standar.

Dalam Satuan Sistem Internasional (SI), satuan muatan, coulomb, ditentukan dengan menggunakan satuan arus:

1 coulomb (C) adalah muatan yang melewati penampang konduktor dalam waktu 1 s pada arus 1 A.

Muatan sebesar 1 C sangatlah besar. Dua muatan seperti itu pada jarak 1 km akan saling tolak menolak dengan gaya yang sedikit lebih kecil dari gaya yang digunakan bola dunia untuk menarik beban seberat 1 ton. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk memberikan muatan sebesar 1 C ke benda kecil (kira-kira berukuran beberapa meter). Menolak satu sama lain, partikel bermuatan tidak akan mampu bertahan pada benda seperti itu. Tidak ada gaya lain di alam yang mampu mengimbangi tolakan Coulomb dalam kondisi seperti ini. Namun pada konduktor yang umumnya netral, tidak sulit untuk menggerakkan muatan sebesar 1 C. Memang, dalam bola lampu biasa dengan daya 100 W pada tegangan 127 V, arus yang dihasilkan sedikit kurang dari 1 A. Pada saat yang sama, dalam 1 s muatan yang hampir sama dengan 1 C melewati salib -bagian konduktor.

Elektrometer digunakan untuk mendeteksi dan mengukur muatan listrik. Elektrometer terdiri dari batang logam dan penunjuk yang dapat berputar pada sumbu horizontal (Gbr. 2). Batang dengan panah dipasang pada selongsong kaca plexiglass dan ditempatkan dalam wadah logam berbentuk silinder, ditutup dengan penutup kaca.

Prinsip pengoperasian elektrometer. Mari kita sentuhkan batang bermuatan positif ke batang elektrometer. Kita akan melihat jarum elektrometer menyimpang dengan sudut tertentu (lihat Gambar 2). Rotasi panah dijelaskan oleh fakta bahwa ketika benda bermuatan bersentuhan dengan batang elektrometer, muatan listrik didistribusikan sepanjang panah dan batang. Gaya tolak menolak yang bekerja antara muatan listrik sejenis pada batang dan penunjuk menyebabkan penunjuk berputar. Mari kita listrikkan kembali batang ebonit dan sentuhkan lagi batang elektrometer. Pengalaman menunjukkan bahwa dengan bertambahnya muatan listrik pada batang, sudut deviasi panah dari posisi vertikal bertambah. Oleh karena itu, berdasarkan sudut defleksi jarum elektrometer, seseorang dapat menilai nilai muatan listrik yang ditransfer ke batang elektrometer.

Totalitas semua fakta eksperimental yang diketahui memungkinkan kita untuk menyoroti sifat-sifat muatan berikut:

Ada dua jenis muatan listrik, yang secara konvensional disebut positif dan negatif. Benda bermuatan positif adalah benda yang bekerja pada benda bermuatan lain dengan cara yang sama seperti kaca yang dialiri arus listrik melalui gesekan dengan sutra. Benda-benda yang bertindak dengan cara yang sama seperti ebonit yang dialiri arus listrik melalui gesekan dengan wol disebut bermuatan negatif. Pemilihan nama “positif” untuk muatan yang timbul pada kaca, dan “negatif” untuk muatan pada ebonit, sepenuhnya acak.

Biaya dapat ditransfer (misalnya melalui kontak langsung) dari satu badan ke badan lainnya. Berbeda dengan massa suatu benda, muatan listrik bukanlah karakteristik integral suatu benda. Benda yang sama dalam kondisi berbeda dapat mempunyai muatan berbeda.

Muatan listrik adalah besaran fisika yang mencirikan sifat partikel atau benda untuk melakukan interaksi gaya elektromagnetik. El z. biasanya dilambangkan dengan huruf q atau Q. Totalitas semua fakta eksperimen yang diketahui memungkinkan kita menarik kesimpulan sebagai berikut:

Ada dua jenis muatan listrik, yang secara konvensional disebut positif dan negatif.

Muatan sejenis tolak menolak, muatan tak sejenis tarik menarik. Hal ini juga mengungkapkan perbedaan mendasar antara gaya elektromagnetik dan gaya gravitasi. Gaya gravitasi selalu merupakan gaya tarik menarik.

Salah satu hukum dasar alam ditetapkan secara eksperimental hukum kekekalan muatan listrik .

Dalam sistem terisolasi, jumlah aljabar muatan semua benda tetap:

Q 1 + Q 2 + Q 3 + ... +qn= konstanta.

Hukum kekekalan muatan listrik menyatakan bahwa dalam sistem benda tertutup, proses penciptaan atau hilangnya muatan yang hanya bertanda satu tidak dapat diamati.

Dari sudut pandang modern, pembawa muatan adalah partikel elementer. Semua benda biasa terdiri dari atom, yang meliputi proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan partikel netral - neutron. Proton dan neutron merupakan bagian dari inti atom, elektron membentuk kulit elektron atom. Muatan listrik proton dan elektron sama besarnya dan sama dengan muatan dasar e.

Pada atom netral, jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron pada kulitnya. Nomor ini dipanggil nomor atom . Sebuah atom suatu zat mungkin kehilangan satu atau lebih elektron atau memperoleh elektron tambahan. Dalam kasus ini, atom netral berubah menjadi ion bermuatan positif atau negatif.

Muatan dapat berpindah dari satu benda ke benda lain hanya dalam bagian yang mengandung bilangan bulat muatan dasar. Jadi, muatan listrik suatu benda adalah kuantitas diskrit:

Besaran fisis yang hanya dapat mengambil serangkaian nilai diskrit disebut terkuantisasi . Biaya dasar e adalah kuantum (bagian terkecil) muatan listrik. Perlu dicatat bahwa dalam fisika modern partikel elementer diasumsikan adanya apa yang disebut quark - partikel dengan muatan pecahan dan Namun, quark belum diamati dalam keadaan bebas.

Dalam percobaan laboratorium umum, a elektrometer - alat yang terdiri dari batang logam dan penunjuk yang dapat berputar pada sumbu horizontal.

Elektrometer adalah instrumen yang agak kasar; itu tidak memungkinkan seseorang untuk mempelajari kekuatan interaksi antar muatan. Hukum interaksi muatan stasioner pertama kali ditemukan oleh fisikawan Perancis C. Coulomb pada tahun 1785. Dalam eksperimennya, Coulomb mengukur gaya tarik-menarik dan tolak-menolak bola bermuatan menggunakan alat yang dirancangnya - keseimbangan torsi (Gbr. 1.1.2 ), yang memiliki sensitivitas yang sangat tinggi. Misalnya, balok keseimbangan diputar sebesar 1° di bawah pengaruh gaya berorde 10 –9 N.

Gagasan pengukuran ini didasarkan pada tebakan brilian Coulomb bahwa jika bola bermuatan disentakkan dengan bola tak bermuatan yang sama, maka muatan bola pertama akan dibagi rata di antara keduanya. Oleh karena itu, suatu cara ditunjukkan untuk mengubah muatan bola sebanyak dua, tiga, dan seterusnya. Dalam percobaan Coulomb, interaksi antara bola-bola yang dimensinya jauh lebih kecil daripada jarak antar bola diukur. Benda bermuatan seperti itu biasanya disebut biaya poin.

Muatan titik adalah benda bermuatan yang dimensinya dapat diabaikan dalam kondisi soal ini.

Ada juga: muatan linier t(tau)=dq/dl, panjang l, muatan dq benang

Muatan permukaan: σ =dq/ds s-luas permukaan (sel/m 2)

Muatan volume p(ro)=dq/dv (sel/m3)

Gaya interaksi mematuhi hukum ketiga Newton: Gaya tersebut adalah gaya tolak menolak dengan tanda muatan yang sama dan gaya tarik menarik dengan tanda berbeda (Gbr. 1.1.3). Interaksi muatan listrik yang diam disebut elektrostatis atau Coulomb interaksi. Cabang elektrodinamika yang mempelajari interaksi Coulomb disebut elektrostatika .

Hukum Coulomb berlaku untuk benda bermuatan titik. Dalam praktiknya, hukum Coulomb terpenuhi jika ukuran benda bermuatan jauh lebih kecil daripada jarak antar benda.

Faktor proporsionalitas k dalam hukum Coulomb bergantung pada pilihan sistem satuan. Dalam Sistem SI Internasional, satuan muatan dianggap liontin(Kl).

Liontin adalah muatan yang melewati penampang suatu penghantar dalam waktu 1 s dengan arus 1 A. Satuan kuat arus (ampere) dalam SI adalah, beserta satuan panjang, waktu, dan massa satuan dasar pengukuran.

Koefisien k dalam sistem SI biasanya ditulis sebagai:

Pengalaman menunjukkan bahwa gaya interaksi Coulomb mematuhi prinsip superposisi.

Jika suatu benda bermuatan berinteraksi secara bersamaan dengan beberapa benda bermuatan, maka gaya yang dihasilkan yang bekerja pada suatu benda sama dengan jumlah vektor gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut dari semua benda bermuatan lainnya.

Prinsip superposisi merupakan hukum alam yang mendasar. Namun, penggunaannya memerlukan kehati-hatian ketika kita berbicara tentang interaksi benda bermuatan dengan ukuran terbatas (misalnya, dua bola bermuatan 1 dan 2 yang menghantarkan). Jika bola bermuatan ketiga dimasukkan ke dalam sistem dua bola bermuatan, maka interaksi antara 1 dan 2 akan berubah karena redistribusi biaya.

Prinsip superposisi menyatakan bahwa kapan distribusi muatan yang diberikan (tetap). pada semua benda, gaya interaksi elektrostatis antara dua benda tidak bergantung pada keberadaan benda bermuatan lainnya.