库仑定律

取自 食品百科全书

库仑定律

Coulomb law

　　静电学中描述在无限大真空中两个点电荷q1与q2间作用力的定律。是电磁场理论的基本定律之一。它说明q1对于q2的作用力F与它们之间距离r的平方成反比,与电量q1、q2分别成正比，在国际单位制中可表示为

式中F 的单位为牛顿(N),q1和q2的单位为库仑(C),r的单位为米(m)，ε0称为真空介电常数

力F 的方向沿着两个点电荷q1和q2的连线。两电荷异号时，F 为吸力；两电荷同号时，F 为斥力。

　　库仑定律是法国物理学家C.-A.库仑于 1785年通过扭秤实验得出的。他使用扭秤测量了作用力，但当时的实验精度不高。通过间接的方法,可以检验平方反比律中指数2的精确程度。J.C.麦克斯韦得出,若令公式中r的方次为2+δ,δ为误差，则δ的上限为|δ|≤1/21600。1936年，S.J.普林顿和W. E.劳顿通过实验得出：|δ|＜2×10-9。1971年,E.R.威廉斯、J.E.费勒和H.A.希尔求得δ的极限值为(2.7±3.1)×10-16 。此外，E.卢瑟福所做的原子核对α粒子散射的实验证明:在带电粒子间近至10-12cm的核尺度上,库仑定律仍保持有效。但对于比这小的距离,定律则不成立。

　　如果真空中有多个点电荷，作用于任一点电荷（如q1）上的总力是其他点电荷分别对于q1的作用力的矢量和。两个电荷间的作用力不因其他电荷的存在而改变。

　　如果q1和q2两个电荷都浸没在一无限大的均匀、各向同性电介质中，则

式中ε为电介质的介电常数。空气(0℃，1大气压时)的ε＝1.00059ε0，ε0为真空介电常数。