库仑定律及其在电气工程中的应用
正如在牛顿力学中，引力相互作用总是发生在有质量的物体之间，类似于电动力学，电相互作用是带电荷物体的特征。电荷用符号«q»或«Q»表示。
我们甚至可以说，电动力学中电荷q的概念有点类似于力学中引力质量m的概念。但与引力质量不同的是，电荷表征了物体和粒子进入电磁相互作用的特性，而这些相互作用，正如你所理解的，不是引力的。
电荷
人类研究电现象的经验包含许多实验结果，所有这些事实使物理学家得出以下关于电荷的明确结论：
1. 电荷有两种类型——有条件地可以分为正电荷和负电荷。
2.电荷可以从一个带电物体转移到另一个带电物体：例如，通过物体相互接触——它们之间的电荷可以分离。在这种情况下，电荷根本不是身体的强制性组成部分：在不同条件下，同一物体可能带有不同大小和符号的电荷，也可能不带电荷。因此，电荷不是载体固有的东西，同时电荷不能没有载体而存在。
3. 引力体总是相互吸引，而电荷既可以相互吸引，也可以相互排斥。电荷相互吸引，电荷相互排斥。
电荷载体是电子、质子和其他基本粒子。电荷有两种类型——正电荷和负电荷。正电荷是那些出现在用皮革摩擦过的玻璃上的电荷。负 - 在毛皮摩擦的琥珀上产生电荷。被控同名罪名的当局予以回击。带相反电荷的物体相互吸引。
电荷守恒定律是自然界的基本定律，它是这样写的：“孤立系统中所有物体的电荷代数和保持不变”。这意味着在一个封闭的系统中，电荷的出现或消失是不可能只针对一个标志的。
孤立系统中电荷的代数和保持不变。电荷载流子可以从一个物体移动到另一个物体或在物体内部以分子、原子的形式移动。电荷与参考系无关。
今天，科学观点认为，最初的电荷载体是基本粒子。基本粒子中子（电中性）、质子（带正电）和电子（带负电）构成原子。
原子核由质子和中子组成，电子构成原子的壳层。电子和质子的电荷模量与基本电荷 e 大小相等，但这些粒子的电荷符号相反。
电荷相互作用——库仑定律
至于电荷之间的直接相互作用，1785年法国物理学家查尔斯·库仑通过实验建立并描述了静电学的这一基本定律，这是自然界的基本定律，它不遵循任何其他定律。在他的工作中，这位科学家研究了固定点带电物体的相互作用，并测量了它们相互排斥和吸引的力量。
库仑通过实验建立了以下理论：“固定电荷的相互作用力与模块的乘积成正比，与模块之间距离的平方成反比。”
这就是库仑定律的表述。虽然自然界中不存在点电荷，但在库仑定律的这个表述中，只有点电荷才能谈论它们之间的距离。
事实上，如果物体之间的距离明显超过它们的大小，那么带电物体的大小和形状都不会特别影响它们的相互作用，这意味着这个问题的物体可以被认为是点状的。
让我们看一个例子。让我们把一些带电的球挂在绳子上。因为它们以某种方式充电，所以它们会排斥或吸引。由于力沿着连接这些物体的直线引导，因此这些力是中心力。
为了表示作用在每个电荷上的力，我们将写成：F12 是第二个电荷对第一个电荷的力，F21 是第一个电荷对第二个电荷的力，r12 是第二个电荷的半径矢量点冲头。如果电荷符号相同，则力 F12 将共同指向半径矢量，但如果电荷符号不同，则力 F12 将指向半径矢量。
使用点电荷的相互作用定律（库仑定律），现在可以找到任何点电荷或点电荷体的相互作用力。如果物体不是点状的，它们会在精神上分解成元素的粉彩，每个元素都可以作为一个点电荷。
在找到作用在所有小元素之间的力之后，这些力按几何方式相加——他们找到了合力。基本粒子也根据库仑定律相互作用，迄今为止还没有观察到违反静电学基本定律的情况。
库仑定律在电气工程中的应用
在现代电气工程中，库仑定律没有以一种或另一种形式运行的领域。从电流开始，以简单充电的电容器结束。尤其是那些涉及静电的领域——它们 100% 与库仑定律相关。让我们看几个例子。
最简单的情况是引入电介质。电荷在真空中的相互作用力总是大于相同电荷在其间放置某种电介质时的相互作用力。
介质的介电常数正是使您能够定量确定力值的值，而不管电荷之间的距离及其大小如何。将真空中电荷的相互作用力除以引入的电介质的介电常数就足够了——我们得到了存在电介质时的相互作用力。
精密的研究设备——粒子加速器。带电粒子加速器的运行基于电场和带电粒子的相互作用现象。电场确实在加速器中工作，增加了粒子的能量。
如果我们在这里将加速粒子视为点电荷，加速器加速电场的作用是来自其他点电荷的总力，那么在这种情况下完全遵守库仑定律。磁场引导粒子仅通过洛伦兹力，但不改变其能量，而只是设定加速器中粒子运动的轨迹。
保护电气结构。重要的电气装置总是配备乍一看像避雷针一样简单的东西。而避雷针在其工作中也不遵守库仑定律。在雷暴期间，地球上会出现大量感应电荷——根据库仑定律，它们会被吸引到雷暴云的方向。结果在地球表面形成了强电场。
该场的强度在尖锐导体附近特别高，因此在避雷针的尖端点燃了日冕放电——根据库仑定律，来自地球的电荷倾向于被雷电的相反电荷吸引。云。
由于电晕放电，避雷针附近的空气被高度电离。结果，尖端附近（以及任何电线内部）的电场强度降低，感应电荷无法在建筑物上积累，闪电发生的可能性也降低了。如果闪电碰巧击中了避雷针，那么电荷就会直接流向地球，而不会损坏装置。