Электростатическая сила и ее влияние на трехмерные объекты

Так что я новичок на этом научном форуме, так что, пожалуйста, помилуй. У меня просто есть несколько основных вопросов об электростатических силах. Я надеюсь, что они не слишком расплывчаты. Итак, насколько я понимаю, если у вас есть две противоположно заряженные частицы, противоположности будут притягиваться из-за электростатической силы. Сила силы предсказывается законом Кулона. Мой вопрос: могут ли эти заряженные частицы также быть заряженными объектами? И когда они притягиваются и встречаются, есть ли формула скорости и времени, которые потребуются им, чтобы соединиться? Я хочу понять влияние электростатической силы на объекты. Итак, если бы у вас было два куба материи размером 10 х 10 х 10 микрон, каждый из которых имел бы противоположный заряд, каковы были бы свойства их соединения и притяжения? Я пытаюсь проверить многие идеи, которые у меня есть, и мне нужно твердое понимание электростатики. Извините, если я расплывчата. Есть ли в Интернете хорошие учебные пособия и программные симуляторы?

Ответы (1)

Как отметил @lemon в комментарии, закон Кулона (основной закон электростатики) справедлив только для точечных зарядов. Но вы можете разделить объект на очень маленькие части, и тогда эти крошечные части станут бесконечно малыми и будут подобны точкам. Затем вы можете интегрировать силу на каждом из них.

К счастью, с концепцией электрического поля все проще. Каждый заряженный объект имеет вокруг себя электрическое поле. Теперь, если любой точечный заряд поместить в область поля, он почувствует силу. И эта сила связана только с электрическим полем в этой точке и зарядом частицы.

Так можно сначала найти электрическое поле первого объекта, а потом просуммировать силы на второй. Я не буду приводить никаких формул, потому что они предполагают знание электромагнетизма и векторного исчисления.

Особый случай — когда оба объекта имеют сферическую симметрию. То есть есть распределение заряда в любой точке на них, зависит только от радиуса. В этом особом случае математическая теорема, называемая законом Гаусса, может помочь нам упростить вычисления. При этом условии оба объекта можно рассматривать как точечные заряды в своих центрах. А заряд точечных зарядов равен общему заряду объекта. Теперь вы можете использовать закон Кулона.