Посмотрите внимательно видео о том, как были устроены весы Кулона и как он установил закон взаимодействия зарядов. Если необходимо, разверните видео на полный экран. После этого кликните: ИЗМЕРЕНИЯ КУЛОНА.

Посмотрите еще один фрагмент на 5 сек, чтобы понять самое главное в опыте: натираем палочку, заряжаем шарик, другой от соприкосновения с ним получает половину его заряда, шарики отталкиваются (заряды одноименны), упругая нить, закручиваясь, останавливает шарик в определенном положении. По углу поворота α определяем расстояние между шариками, а, зная коэффициент упругости нити - и силу отталкивания. Не показана здесь работа с лимбом, верхним колесиком, который тоже можно повернуть на свой угол β, а без него ничего не получится.
Мы на модели можем сами пройти тот путь, который прошел Кулон для установления закона взаимодействия зарядов. Ибо, как говорил А.С.Пушкин: "Следовать за мыслями великого человека есть наука самая замечательная." Кликните: ВИРТУАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.

На анимации справа мы видим весы Кулона (вид сверху). В центре лимб - колесико, от которого вниз уходит упругая нить (мы ее здесь не видим). На нити свободно висит коромысло с двумя шариками. Шарик (1) мы имеем возможность заряжать электрическим зарядом.
Выберите для него сначала наибольший заряд q (см. вверху анимации), половина этого заряда перейдет при соприкосновении на шарик (2). Шарики оттолкнутся, имея одинаковые заряды. Нить, закручиваясь, остановит шарик в некотором положении своей силой упругости. Зная упругие свойства нити, Кулон определял величину этой силы F по углу закручивания α, а также расстояние между центрами шариков r.
1. Исследование зависимости силы F от расстояния r между центрами зарядов. Запишите вслед за Куоном расстояние между шариками r₁ и силу их отталкивания F₁. Далее Кулон стал сближать шарики так, чтобы расстояние между ними уменьшилось в два раза. Вращая лимб по часовой стрелке, он стал закручивать нить, упругая сила заставила шарики сближаться. И вы сделайте то же самое вслед за Кулоном. Как только расстояние между зарядами уменьшится в два раза, запишите это расстояние r₂, а также величину силы отталкивания F₂ (определяемую теперь как углом α, так и углом β). Закручивать нить придется довольно сильно. Найдите отношение сил F₁/F₂ и сравните его с отношением расстояний между центрами зарядов r₁/r₂. Сделайте вывод, как величина электрической силы зависит от расстояния между зарядами постоянной величины.
2. Кулон понимал, что помимо расстояния на величину силы влияет и величина самих зарядов. Как найти эту зависимость? Наверное, вы уже сами представляете, как это сделать. Если нет, тогда ПОДСКАЗКА.

Зарядим шарик (1) наибольшим зарядом (0.16 нКл), половина его перейдет к шарику (2) (станет по 0.08 нКл), шарики оттолкнутся. С помощью лимба сведем их на минимальное в наших условиях расстояние. Запишем, как это сделал Кулон расстояние r₁ и величину силы F₁. Изменим заряд первого шарика, уменьшив его на половину. А как это сделать? Ведь приборов для измерения заряда не существует до сих пор! Подумайте... ПОДСКАЗКА.

Ну, конечно, это просто. Кулон коснулся шарика (1) таким же точно незаряженным шариком. Между одинаковыми шариками заряд делится пополам (а мы в анимации включим q = 0.04 нКл.) Угол поворота и сила изменились, но в какой-то странной пропорции. Ах, вот в чем дело, надо лимбом отвести шарик (2) на прежнее расстояние. Запишите теперь значение r₂ и F₂. Если мы исследуем зависимость одного от другого, то меняться должно только это, другое, а все остальное должно оставаться неизменным. Иначе мы не сможем понять характер этой зависимости.
Найдите отношение силы в первом случае и во втором F₁/F₂ и сравните его с отношением произведений зарядов q₁q₂ в первом случае и во втором. Сделайте вывод, как сила зависит от каждого из зарядов!

Теперь казалось бы у Кулона был в руках закон взаимодействия зарядов F = kq₁q₂/r². Однако строгая наука (а другой она не имеет права быть!) требует, чтобы мы исследовали взаимодействие зарядов не только при отталкивании, но и при притяжении зарядов, не только взаимодействие шаров, но и тел другой формы, а также трех и более тел, в суперсильных полях и на сверхмалых (ядерных) расстояниях, в различных средах. В меру своих сил Кулон потратил на исследования, доступные ему, еще несколько лет, ибо он жил в тем времена, когда честь ученого определялась его научной честностью и тщательностью его исследований. В результате теперь мы можем сказать: Два точечных заряда взаимодействуют друг с другом с силой прямо пропорциональной их зарядам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами этих зарядов. Закон имеет ограничения в применении в том виде, как его записал Кулон, что необходимо учитывать в его использовании. Это не умаляет значение такого фундаментального закона, как закон Кулона.
А теперь ответьте на контрольные вопросы, используя найденные вами в экспериментах соотношения, а также свою сообразительность.