C2. Jõud kahe metallkuuli vahel. Kommentaar ülesandele C1

Kui ülesande tekstis räägitakse kuulidest või kuulikestest, siis enamasti vaadeldakse neid punktlaengutena, s.t eeldatakse, et kuulikestevaheline kaugus on palju suurem nende mõõtmetest. Suuremate mõõtmetega ühtlaselt laetud kerade korral saab samuti rakendada Coulomb’i seadust, kuid kaugusi tuleb seejuures arvestada kerade keskpunktist. Veelgi üldisemalt võib öelda, et Coulomb’i seadust saab rakendada siis, kui laetud keha laengujaotus on tsentraalsümmeetriline.

Antud ülesande lahendamisel me kasutasime füüsikas tihti rakendatavat sümmeetriaprintsiipi. Kui viia ühesugused, kuid erinevalt laetud kuulikesed kokkupuutesse, siis jaotuvad laengud kuulikeste vahel võrdselt, sest pole mingit alust oletada ebasümmeetrilist laengujaotust. Sarnaseid järeldusi sümmeetriast on teisigi. Kui meil on näiteks ühtlase laengujaotusega kera, siis on selle elektrivälja tugevus kera keskpunktist samal kaugusel asetsevates punktides ühesugune, sest pole mingit alust oletada, et ühes suunas on väljatugevus teistsugune kui mingis teises suunas. Teisisõnu, kui laengujaotus on kerasümmeetriline, on ka selle laengujaotuse tekitatud elektriväli kerasümmeetriline.


SI-süsteemi laenguühik kulon (1 C) on ülimalt suur laeng. Lihtne arvutus näitab, et ka 10 km kaugusel on kahe ühekulonilise laengu vahel mõjuv jõud veel 90 N. Nii suurt laengut pole kehade elektriseerimisel võimalik tekitada. Tavalisel elektriseerumisel tekitatavad laengud on reeglina tuhandeid kordi väiksemad. Seetõttu antakse ülesannete andmetes laengud sageli palju väiksemates ühikutes kui kulon, näiteks mikrokulonites või nanokulonites.