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法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现,因而命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。因此,电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的一块重要的里程碑。

定义

库仑定律

法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现,因而命名的一条物理学定律。库仑定律电学发展史上的第一个定量规律。因此,电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的一块重要的里程碑。
在真空中两个静止的点电荷 Q1与 Q2之间的相互作用力的大小和 Q1、 Q2的乘积成正比,和它们之间的距离 r的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸引。
其中要注意库仑定律成立的条件:处在真空中,必须是静止的点电荷
库仑力公式 :
其中 Q1和 Q2分别是两物体的带电量, r是两物体(中心)间的距离, k是一个常数
静止带电体之间的相互作用力带电体可看作是由许多点电荷构成的,每一对静止点电荷之间的相互作用力遵循库仑定律,又称静电力

库仑定律的实验验证

库仑定律是1784--1785年间库仑通过扭秤实验总结出来的。扭秤的结构如下图。在细金属丝下悬挂一根秤杆,它的一端有一小球A,另一端有平衡体P,在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。为了研究带电体之间的作用力,先使A、B各带一定的电荷,这时秤杆会因A端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮,使小球回到原来位置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定,则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度,可以得知在此距离下A、B之间的作用力,并且通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。
库仑扭秤

库仑扭秤

纯量形式

库仑定律的标量形式只描述两个点电荷彼此相互作用的静电力的大小。一个电量为 q' 的点电荷作用于另一个电量为 q的点电荷,其静电力 F的大小,可以用方程表达为:
F= Ke* qq'/ r^2,其中, r是两个点电荷之间的距离, Ke库仑常数
库仑常数与真空电容率的关系方程为:
正值的 F表示排斥力;而负值则表示牵引力。采用国际单位制,真空电容率:
的值是8.854187817×10^-12F·m。采用厘米-克-秒单位电荷 (esu) ,又称为静库仑 (statcoulomb) ,定义为使817库仑常数 Ke为1的数值。
库仑定律的标量公式表明,力量的大小直接地与两个点电荷的电量成正比,又与两个点电荷之间距离的平方成反比。根据实验数据,距离的指数,与-2的偏差,低于十亿分之一!

矢量形式

给予两个电量分别为 qq' ,位置分别为 rr'的点电荷。为了要得到点电荷 q'作用于点电荷 q 的力量 F的大小与方向,必须使用库仑定律的矢量形式:
假若两个点电荷同性(电荷的正负号相同),则其电量的乘积 qq' 是正值,两个点电荷互相排斥。反之,假若两个点电荷异性(电荷的正负号相反),则其电量的乘积 qq'是负值,两个点电荷互相吸引。

扩展

电磁力

是一种相当强的作用力,在宇宙的四个基本的作用力(重力电磁力、强核作用力、弱核作用力)中,它的强度仅次于强核作用力。
而且研究发现,在某些状况下,电磁力和弱核作用力会统一,这个发现使得人类距离大统一理论更进一步。
静止带电体之间的相互作用力。带电体可看作是由许多点电荷构成的,每一对静止点电荷之间的相互作用力遵循库仑定律。又称静电力。

点电荷

任何带电体都有形状和大小,其上的电荷也不会集中在一点上。当带电体的距离比他们自身的大小大得多,以致带电体的形状,大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看作带电的点,叫做点电荷。
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- 来自原声例句
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