库仑定律
库仑定律
库仑定律（Coulomb's law）为法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现的物理学定律；库仑证明两带电体间有相互作用力，且其定量关系可以方程表示。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，电学的研究从此由定性进入定量阶段，是电学史上重要里程碑。
库仑定律表明，在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与两电荷间距离的平方成反比，且与两电荷电量的乘积成正比，作用力方向在它们的连线上，同号电荷相斥，异号电荷相吸。库仑定律的标量形式可以表示为
formula_1；
其中，formula_2是作用力，formula_3是库仑常数，formula_4与formula_5为两个带有正负号的电荷，formula_6是两个电荷彼此之间的距离。
在真空中，库伦定律可以表达为
formula_7；
其中，formula_8为真空的电容率。
发现过程及地位.
早在1760年，丹尼尔·伯努利就曾怀疑静电的吸引行为遵循平方反比定律。:51
1766年，英格兰化学家和物理学家约瑟夫·普利斯特里收到好友班杰明·富兰克林来信告知他的一项新发现：将软木塞球置入带电金属杯内部后，软木塞球不会出现任何异样行为。富兰克林希望普利斯特里重复做这实验以检试这事实是否正确。因此，普利斯特里设计出并完成了一个实验，该实验显示，带电空心金属容器的内部表面并未带有任何电荷，测量不出任何静电力。他于是在隔年发布推论，电荷之间的相互作用力具有类似于万有引力的平方反比形式，这是因为，假若地球的形状是一个空心球壳，则在其内部的物体不会感受到一边的吸引力强过于另一边地吸引力。:731-733:99-100
苏格兰物理学家约翰·罗比逊于1769年首次通过实验直接观测到，两个带电球体彼此之间作用于对方的物理行为，他发现，两个带电球体之间的作用力与它们之间距离的2.06次方成反比。很可惜的是，罗比逊并未察觉这发现的重要性。:100-101
1770年代早期，著名英国物理学家亨利·卡文迪什通过巧妙的实验，得出了带电体之间的作用力依赖于带电量与距离，并得出静电力与距离的formula_9次方成反比，只是卡文迪什没有公布这个结果。
后来，麦克斯韦利用与卡文迪什类似的方法，得出静电力与距离的formula_10次方成反比的结果。
库仑定律是电学的基本定律，其中平方反比关系是否精确成立尤其重要，而根据现代量子场论，静电力的平方反比关系是与光子的静质量是否精确为零相关的，所以，对静电力的平方反比关系的精确验证，关系着现代物理学基本理论的基础。当前对库仑定律平方反比关系的验证越来越精确，如1971年进行的一次实验，给出库仑定律与平方反比关系的偏差小于formula_11。
-{zh-tw:纯量;zh-cn:标量}-形式.
库仑定律的纯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formula_5的点电荷作用于另一个电量为formula_4的点电荷，其静电力formula_2的大小，可以用方程式表达为：
formula_15，
其中，formula_6是两个点电荷之间的距离，formula_17是库仑常数。
库仑常数与真空电容率的关系方程式为
formula_18
正值的formula_2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formula_20的值是formula_21 F·m−1。采用厘米-克-秒制，单位电荷（--
），又称为静库仑（--
），定义为使库仑常数formula_17为1的数值。
库仑定律的纯量公式表明，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formula_23的偏差，低于十亿分之一。
向量形式.
给予两个电量分别为formula_4、formula_5，位置分别为formula_26、formula_27的点电荷。为了要得到点电荷formula_5作用于点电荷formula_4的力量formula_30的大小与方向，必须使用库仑定律的向量形式：
\mathbf{F}= \cfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\cfrac{qq'\ (\mathbf{r} - \mathbf{r}')}
参考文献.
本站由爱斯园团队开发维护，感谢那些提出宝贵意见和打赏的网友，没有你们的支持，网站不可能发展到今天，
继往开来，善终如始，我们将继续砥砺前行。
Copyright ©2014 iissy.com, All Rights Reserved.