库仑定律简要介绍-大学物理

在发现电现象2000多年之后，人们才开始对电现象进行定量的研究。1785年，法国物理学家库仑利用扭秤实验直接测量了两个带电球体之间的作用力。库仑在实验的基础上，提出了两点电荷之间相互作用的规律，即库仑定律。其表述为：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力，其大小与点电荷电荷量的乘积成正比，与两点电荷之间距离的平方成反比，作用力在两点电荷之间的连线上，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

如图6—1所示，假设两点电荷的电荷量分别为q1、q2，由电荷q1指向电荷q2的位置矢量为r，则电荷q2受到电荷的作用力F为

图6-1　库仑定律

er为由电荷q1指向电荷q2的单位矢量，即。式中

k=8.987 55×109N·m2·C-2=9.0×109N·m2·C-2

引入真空电容率

ε0=8.854 2×10-12 C2·N-1·m-1=8.854 2×10-12F·m-1=8.85×10-12F·m-1

则

库仑定律又可表示为

对库仑定律的说明。

（1）在库仑定律表示式中引入真空电容率和4π因子的做法，称为单位制自理化。(www.xing528.com)

（2）从式子可见，当q1和q2同号时，F＞0，即表现为排斥力；当q1和q2异号时，F＜0，即表现为吸引力。静止电荷间的电场力，又称库仑力。

（3）两静止点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律。

（4）库仑定律是直接由实验总结出来的规律，它是静电场理论的基础，以它为基础将导出其他重要的电场方程。

（5）库仑定律为实验定律，r在10-15～107m范围内正确有效，且服从力的矢量合成法则。

在计算中，为方便起见。一般按库仑力公式计算力的大小，而力的方向由电荷的正负来判断。

【例1】在氢原子中，电子与质子之间的距离约为5.3×10-11m，求它们之间的库仑力与万有引力，并比较它们的大小。

解　氢原子核与电子可看作点电荷。

电子质量m=9.1×10-31 kg，质子质量M=1.67×10-27 kg，万有引力为

两值比较

结论：库仑力比万有引力大得多，所以在原子中，作用在电子上的力主要是电场力，万有引力完全可以忽略不计。