登陆注册
7862100000012

第12章 库仑定律

同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,这是人类从实践中总结出的电荷的特殊性质和规律。经过科学实践,库仑巧妙设计实验,总结出了库仑定律。人类对电力作用的描述从定性发展到定量,为电学乃至磁学的发展奠定了理论基础。

1.库仑定律

1785年,库仑提出了库仑定律:

真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。公式表示式为:库仑扭秤实验F=kq1q2/r2q1与q2为两点电荷的电量,比例常数k≈9×109牛·米2/库2,k也称为静电力常量,r为两点电荷的距离。

库仑定律适用于在真空中静止点电荷间的电力。

2.定律运用

库仑扭秤实验是历史上非常著名的实验。它设计巧妙(见下图),意义深远。库仑扭秤由悬丝、横杆、两个带电金属小球,一个平衡小球,一个递电小球、旋钮和电磁阻尼部分等组成。两个带电金属小球中,一个固定在绝缘竖直支杆上,另一个固定在水平绝缘横杆的一端,横杆的另一端固定一个平衡小球。横杆的中心用悬丝吊起,和顶部的旋钮相连,转动旋钮,可以扭转悬丝带动绝缘横杆转动,停在某一适当的位置。横杆上的金属小球(称为动球)和竖直支杆上的固定小球都在以O为圆心、半径长为L的圆周上,动球相对于固定小球的位置,可通过扭秤外壳上的刻线标出的圆心角读出。当两个金属小球带电时,横杆在动球受到的库仑力力矩作用下旋转,悬丝发生扭转形变,悬丝的扭转力矩和库仑力力矩相平衡时,横杆处于静止状态。校准、标定悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系,根据旋钮上指针转过的角度和横杆的长度,可读出某距离下两带电小球之间的相互作用力。

3.万有引力和库仑力的类同处

万有引力定律为:F=GM1M2/r2,库仑定律公式为F=kq1q2/r2。

两者在形式上极为相似,这种形式上的相似决定了万有引力和库仑力具有一系列类同的性质。

(1)万有引力定律和库仑定律分别适用于质点和点电荷。

(2)万有引力和库仑力都是场力。电荷间相互作用的库仑力是通过它们各自产生的电场来传递的;而物体间相互作用的万有引力是通过它们各自产生的引力场来进行的。电场和引力场都是物质存在的一种形式,其基本特性之一是对放在其中的电荷和物体有力的作用。

(3)一密度均匀的球壳对球外一质点的引力犹如它的所有质量都集中在它的球心时的引力;而对球壳内的质点的引力为零。

电荷均匀分布的球壳形带电体对球壳外一点电荷的库仑力,犹如它的所有电量都集中在它的球心时的库仑力,而对球壳内点电荷的库仑力为零。

(4)万有引力和库仑力都是向心力。在惯性参照系中受万有引力(或库仑力)作用的运动质点(或运动电荷)对力心的角动量守恒。质点(或电荷)始终在通过力心的某个平面中运动,并且由力心作出的位矢在相等的时间内扫过相等的面积。

同类推荐
  • 小盐粒和妈妈失散之后

    小盐粒和妈妈失散之后

    《最让孩子入迷的科普童话读本:小盐粒和妈妈失散之后(原创经典美绘版)》共35篇科普童话,内容涉及动物、植物、物理、生物、医学、电子等各种不同的题材,从不同的角度,以不同的表现手法反映了科普童话的风格和某些写作特点。
  • 青少年应该知道的冰

    青少年应该知道的冰

    本书详细阐述了冰的构成、形态、性质还有如何对冰情进行观测和利用等方面的研究,旨在提高青少年对自然现象的了解和认识。
  • 宋词

    宋词

    宋词是一种新体诗歌,宋代盛行的一种汉族文学体裁,标志宋代文学的最高成就。宋词句子有长有短,便于歌唱。因是合乐的歌词,故又称曲子词、乐府、乐章、长短句、诗余、琴趣等。始于汉,定型于唐、五代,盛于宋。宋词是中国古代汉族文学皇冠上光辉夺目的明珠,在古代汉族文学的阆苑里,她是一座芬芳绚丽的园圃。她以姹紫嫣红、千姿百态的神韵,与唐诗争奇,与元曲斗艳,历来与唐诗并称双绝,都代表一代文学之盛。后有同名书籍《宋词》。
  • 拯救玻璃王国

    拯救玻璃王国

    不害怕任何挑战!因为我们是勇敢熊!整装出发,向未知GO!GO!GO!阳光姐姐“美美熊”系列图书将发生在我们身边的各种小故事集合起来,由伍美珍老师来带领大家寻找一个个温暖了我们心灵给我们带来成长与快乐的美美熊,它们的名字叫成长熊、奇异熊、温暖熊、无敌熊、勇敢熊、孤单熊。每个小故事的后面还附有“美美熊心灵揭秘”,给你最贴心的拥抱。其实每个人的身边都有一只美美熊,在你身边陪你长大。赶快来发现你身边的美美熊吧!“阳光姐姐美美熊”的丛书名来源于“阳光姐姐”伍美珍的小名“美美”和伍美珍的代表作《拥抱幸福的小熊》。
  • 青春期性健康教育

    青春期性健康教育

    本书分性生物篇、性生理篇、性心理篇、性教育篇、性专家答疑篇。
热门推荐
  • 恋上高跟鞋女郎

    恋上高跟鞋女郎

    爱情,就是一朵开到靡荼的花。而我们生活的真谛,就是不断跋涉,依旧无畏寻找这朵花的执著过程。迪希是个有远大抱负的英俊青年,在一场不慎卷入的并购阴谋中意外认识了美貌少女伊黛。两个年轻人,在爱情和职场这个交叠的大漩涡中几经挣扎、几经周折,在揭开每个人身上秘密的同时,也不可遏止地发现彼此就是心中的唯一。
  • 中国养生学(上、下卷)

    中国养生学(上、下卷)

    本书收录了西安植物园内100种较常见的植物,全面介绍了相关植物科普知识,内容包括草本佳丽、木本花卉、绿林漫游、水中芳菲等。
  • 我是大文豪

    我是大文豪

    “他抢走了世界上所有的美女,他就是个混蛋!”“他是第一个靠写作成为世界首富的男人!”“他是作曲界的奇迹,哪怕五音不全,只要能得他一首歌,你就是未来的世界级歌星。”“他是广告界的传奇,能够请动他出马的企业,就是未来的世界百强!”“我只求他别再搞动漫了,咱们倭国经济已经快垮了。”“楼上别闹了,咱们米国影视界早被他玩垮了,他拍的电影将人类的眼光都养刁了。”“都别闹了,咱们华夏人都没事做了,所有事情都让他给做完了。”他是包正,他是举世闻名的大文豪!
  • 环月旅行(科幻大师经典译丛)

    环月旅行(科幻大师经典译丛)

    三位旅行家到月球探险,由于途中一颗火流星的影响使他们逸出轨道,无法抵达月球,旅行家们不顾危险,仔细观测月球的面貌并作了笔记。他们乘坐的炮弹最后坠入太平洋,被一艘军舰救起,并受到美国人民的热烈欢迎。本书通过三位旅行家的奇异历险,描绘了太空变幻无穷的美景。
  • 命运的放逐

    命运的放逐

    生命是一场微不足道的旅行,蒙受光明与昏暗。剥夺与给与是生命的起航与落幕。人生是一道连续不断重要的选择题,一边装出不安定的状态,一边慢慢旋转,丝毫不前进只是永远徘徊在同一个地方。
  • 不灭妖王

    不灭妖王

    这是一个地球灵魂穿越到一只鸟身上的奇幻故事
  • 无情剑笑多情刀

    无情剑笑多情刀

    从开始这就是个悲剧的故事!当无情的剑穿过胸膛他那把多情的刀是否挡得住?剑笑无情刀有情,这世间的侠与义玄之又玄,可能大得过人心!感谢腾讯文学书评团提供书评支持
  • 末仙侠

    末仙侠

    “我是南宫弑,天庭四门守将之一;也是最后一位神仙。三年前我下凡隐没人间,过上悠闲自在的生活,可是现在,仙妖二界泯没,三界平衡失破,妖界剩下的残妖窜出为害人间,与此同时一群奇奇怪怪的人找到我,声称需要我协助他们收拾残妖,在曲折的拉扯中我被迫接受,平静的生活霎时被打乱,在收灭残妖的同时也肩负上了打击重大罪犯,维护治安的碎索难题,但是现在,我的身影出现在新闻荧幕上,人们开始接受我对他们的融入,并与我取名,末仙侠!”
  • 烛孽

    烛孽

    华夏九州,千载风雨,神魔文明在此辉煌,魑魅魍魉在此搅扰。天下将由道,万法皆归一。这一世,我将主宰万鬼沉浮。这一世,我将执掌神魔争天。
  • EXO之暖暖的掌心

    EXO之暖暖的掌心

    一天,某女趴在一个房间的窗户前,上看看,下看看。这时,灿烈走了过来,“妍汐啊,你在干嘛呢?”听到突然的声音,某女吓得连忙转过身来,看到来到的人是灿烈后,“额,我在锻炼锻炼身体呢。”于是乎灿烈单纯地走开了。看到灿烈离开后,某女继续趴在窗上偷看了。这时,钟大走过来了,“妍汐,你在干什么?”某女又被吓到了,“我在锻炼锻炼身体呢。”于是乎钟大也单纯地走开了。看见钟大离开后,某女又继续趴在窗上偷看。这时,又有人碰了碰某女的肩膀,“哎呀,都说我在锻炼锻炼身体啦!真是的,你们烦不烦啊?”某女生气地转过身,看见鹿晗和世勋站在门口,立马嬉皮笑脸地说“你们怎么从房间里出来了?”