康普顿效应原理及其应用领域分析

电荷之间存在相互作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，如图1-3所示。利用这一特性，人们发明了验电器，其外形如图1-4所示。验电器可以验证物体是否带电，但不能反映所带电荷的性质。

图1-3 电荷之间的吸引和排斥

图1-4 验电器

电荷之间的相互作用力称为静电力。那么，静电力的大小与什么因素有关呢？由于1785年法国物理学家库仑首先用大量的实验解答了这个问题，所以也把静电力称为库仑力。

为了便于研究，需要提出点电荷这个概念。所谓点电荷是一种理想化的模型。当带电体的几何线度（直径）远远小于带电体间的距离时，带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计，则该带电体可以被抽象成一个点，这样的带电体称为点电荷。

库仑的实验告诉人们，在真空中两个点电荷间的作用力，跟它们所带电量的乘积成正比，跟它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上——这就是著名的库仑定律。

在真空中，对于电荷量分别为q₁、q₂的两个静止的点电荷，若它们之间的距离为r，用F表示它们之间的静电力，如图1-5所示，则库仑定律可用公式表示为

图1-5 库仑定律示意图

式中 q₁、q₂——点电荷的电荷量，单位为C；

r——两个点电荷间的距离，单位为m；

k——静电恒量，实验证明：k=9×10⁹N·m²/C²；

F——静电力，单位为N。

库仑定律不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的性质，也为整个电磁学理论奠定了基础。

应用库仑定律求点电荷间的相互作用力时，不用把表示正、负电荷的“+”“-”符号代入公式中，计算过程中可用其绝对值进行计算，最后根据电荷的正负来确定作用力是吸引力还是排斥力，以及作用力的方向。(www.xing528.com)

【例1-1】有两个静止的点电荷，其电荷量q₁=-4×10^-6C，q₂=-1·6×10^-6C，在真空中的距离r=0.4m，求两个点电荷间作用力的大小及方向。

解：根据库仑定律

作用力的方向在两个点电荷的连线上，因为两个点电荷同带负电荷，所以作用力为排斥力。

实训与思考2

◆把带电体q₁、q₂按如图1-6所示放置，当用丝线悬吊的带电体q₂分别置于P₁、P₂、P₃位置时，观察丝线偏离的角度大小。

观察到的现象是____；原因是____。

◆改变带电体q₂带电量的多少，再观察丝线偏离角度大小的变化。

观察到的现象是____；原因是____。

◆改变带电体q₂的性质，再观察丝线偏离的方向变化。

观察到的现象是____；原因是____。

图1-6 库仑定律实验

【例1-2】如果两个静点电荷各带1C的电量，在真空中彼此相距1m，求库仑力的大小。

解：由库仑定律可知

如此巨大的作用力说明，1C是一个非常巨大的电量，实际上任何带电体都不能够带有1C的电量，而只能是1C的极少的一部分。