庫侖定律

關於庫侖定律的文章

關於電荷及其類型的文章解釋說,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。換句話說,帶正電的物體吸引帶負電的物體,帶正電的物體排斥帶正電的物體,帶負電的物體會排斥帶負電的物體。這表示帶正電的物體和帶負電的物體之間存在電場力。哪些因素會影響帶電物體間的電場力呢?

法國物理學家查爾斯·庫侖(1736-1806)在18世紀80年代進行了一系列實驗,研究影響帶電物體間電力大小的因素。庫侖使用的裝置與卡文迪許用來研究萬有引力常數的裝置-扭秤-類似。庫侖研究的是電力,所以他使用了兩個帶電的金屬球;而卡文迪什研究的是萬有引力,所以他使用了兩個不帶電的、有質量的球。

影響電力的因素

庫侖利用扭秤進行的實驗,發現了幾個現象。

– 在本實驗中,兩個實心球之間的距離始終保持不變。當實心球1上的電荷量為1,實心球2上的電荷量也是1時,作用在兩個實心球上的電場力均為1。

一個電極上的電荷量 Q 1與另一個電極上的電荷量 Q 2的乘積(F ≈ q 1 q 2)。

在本實驗中,兩個實心球上的電荷量始終相同。若兩個實心球之間的距離為 1,則作用在兩個實心球上的電場力為 1。若兩個實心球之間的距離為 2,則作用在兩個實心球上的電場力為 ¼。庫侖由此得出結論:作用在兩個實心球上的電場力的大小與距離的平方成反比 (F ≈ 1 / r² )。

庫侖定律

庫侖定律是物理定律之一,它解釋了電場力、電荷量和電荷間距之間的關係。該定律是根據庫侖進行的實驗建立的,相關實驗已在前文中描述。

庫侖定律指出,帶電粒子對另一個帶電粒子施加的力的大小與電荷量成正比。

粒子間電荷的乘積與兩粒子間距離的平方成反比。這種力沿著連接兩粒子的直線方向作用。同種電荷的粒子互相排斥,異種電荷的粒子互相吸引。

庫侖定律可以用數學方程式表示:

庫侖定律1

F12 = 粒子1和粒子2之間的電場力

q1 = 粒子1的電荷量

q2 = 粒子2的電荷量

r12 =粒子1和粒子2之間的距離

庫侖定律2

F21是電荷q2對電荷q1的作用力,而F12是電荷q1對電荷 q2的作用力。當q1和q2的電荷類型不同時,F21 和 F12 相互排斥;當 q1 和 q2 的電荷類型不同時, F21和F12相互吸引。

F 21和 F 12大小相等,方向相反,作用於不同的物體,因此這兩個力都是一對作用力與反作用力。

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