Kulono dėsnis

Kulono dėsnis – fizikos dėsnis, teigiantis, jog dviejų taškinių elektros krūvių elektrostatinės sąveikos jėga (jėga, kuria vienas krūvis veikia kitą) yra tiesiogiai proporcinga tų krūvių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.

Istorija 

1785 m., eksperimentiškai matuodamas įelektrintų kūnų sąveikos jėgą naudodamasis sukamosiomis svarstyklėmis, Šarlis Ogiustenas Kulonas () atrado dėsnį: du sąveikaujantys taškiniai krūviai q1 ir q2, esantys vakuume atstumu r vienas nuo kito, veikia vienas kitą jėga. Tais pačiais metais prancūzų fizikas Š. O. Kulonas publikavo savo tris pirmus pranešimus apie elektrinius ir magnetinius reiškinius, kuriuose buvo aprašomas šis dėsnis. Šios publikacijos padėjo pagrindus elektromagnetizmo teorijai.

Dėsnis 
Kulono dėsnis skaliarine forma užrašomas taip:
 ,
 kur
 F – jėga, veikianti krūvius;
 q1 ir q2 – taškinių elektros krūvių dydžiai;
 r – atstumas tarp taškinių krūvių;
 k – proporcingumo koeficientas.

Proporcingumo koeficientas k = ,
 kur  yra elektrinė konstanta ( 8.854×10−12 C² N-1 m-2),
  – aplinkos dielektrinė skvarba (ore ).

Aplinkos dielektrinė skvarba parodo, kiek kartų dviejų taškinių krūvių q1 ir q2, esančių atstumu r vienas nuo kito, sąveikos jėga toje aplinkoje yra mažesnė negu vakuume.

Pavyzdžiui, jėga veikianti tarp dviejų elektronų 1 nm atstumu yra:
 

Taigi tarp dviejų elektronų esančių 1 nm atstumu veikia 0.23 nN jėga.

Norint apskaičiuoti ne tik Kulono jėgos dydį, bet ir kryptį, reikalinga vektorinė dėsnio forma:

Kulono dėsnis kvantinėje mechanikoje 
Skirtingai negu klasikinėje mechanikoje, kvantinėje mechanikoje Kulono dėsnis formuluojamas panaudojant ne jėgų, bet potencinės energijos sąvokas.

Tuomet Hamiltono operatorius atomui, kurio branduolio krūvis Z turi tokį pavidalą:

 .

Čia m – yra elektrono masė, е – jo krūvis ir  – radiuso vektoriaus absoliutinė vertė j elektronui, .

Šaltiniai 

Elektrostatika