庫侖定律簡介
庫侖定律[1]：是電磁場理論的基本定律之一.真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與這兩個電荷所帶電量的乘積成正比,和它們距離的平方成反比,作用力的方向沿著這兩個點電荷的連線,同名電荷相斥,異名電荷相吸.公式：F=k*(q1*q2)/r^2 (在利用庫侖定律表達式進行計算時即使碰到負(fù)電荷也帶入電荷量的絕對值進行計算,斥力或引力計算完后根據(jù)電性判斷)
庫侖定律成立的條件：處在真空中,必須是點電荷.
注：這個時候不一定要求靜止是因為在平時的出題和提升中,很大一部分不考慮點電荷是否靜止.
[編輯本段]庫侖定律的驗證
庫侖定律是1784--1785年間庫侖通過扭秤實驗總結(jié)出來的.紐秤的結(jié)構(gòu)如下:在細金屬絲下懸掛一根秤桿,它的一端有一小球A,另一端有平衡體P,在A旁還置有另一與它一樣大小的固定小球B.為了研究帶電體之間的作用力,先使A、B各帶一定的電荷,這時秤桿會因A端受力而偏轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)動懸絲上端的懸鈕,使小球回到原來位置.這時懸絲的扭力矩等于施于小球A上電力的力矩.如果懸絲的扭力矩與扭轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系已事先校準(zhǔn)、標(biāo)定,則由旋鈕上指針轉(zhuǎn)過的角度讀數(shù)和已知的秤桿長度,可以得知在此距離下A、B之間的作用力.
如何比較力的大小【通過懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小】
[編輯本段]庫侖定律公式
COULOMB’S LAW
庫侖定律——描述靜止點電荷之間的相互作用力的規(guī)律
真空中,點電荷 q1 對 q2的作用力為
F=k*(q1*q2)/r^2
其中：
r ——兩者之間的距離
r ——從 q1到 q2方向的矢徑
k ——庫侖常數(shù)
上式表示：若 q1 與 q2 同號,F 12y沿 r 方向——斥力；
若兩者異號,則 F 12 沿 - r 方向——吸力.
顯然 q2 對 q1 的作用力
F21 = -F12 （1-2）
在MKSA單位制中
力 F 的單位：牛頓（N）=千克· 米/秒2(kg·m/S2)（量綱 ：M LT - 2）
電量 q 的單位：庫侖（C）
定義：當(dāng)流過某曲面的電流1 安培時,每秒鐘所通過
的電量定義為 1 庫侖,即
1 庫侖（C）= 1 安培 ·秒（A · S） （量綱：IT）
比例常數(shù) k = 1/4pe0 (1-3)=9.0x10^9牛 ·米2/庫2
e0 = 8.854 187 818(71)×10 -12 庫2/ 牛 ·米2 ( 通常表示為法拉/米 )
是真空介電常數(shù) 英文名稱：permittivity of vacuum
說明:又稱絕對介電常數(shù).符號為εo.等于8.854187817×10-12法/米.它是導(dǎo)自真空磁導(dǎo)率和光在真空中速度的一個無誤差常量.
[編輯本段]庫侖定律的物理意義
(1)描述點電荷之間的作用力,僅當(dāng)帶電體的尺度遠小于兩者的平均距離,才可看成點電荷
(2）描述靜止電荷之間的作用力,當(dāng)電荷存在相對運動時,庫侖力需要修正為Lorentz力.但實踐表明,只要電荷的相對運動速度遠小于光速 c,庫侖定律給出的結(jié)果與實際情形很接近.
[例1-1] 比較氫原子中質(zhì)子與電子的庫侖力和萬有引力（均為距離平方反比力）
據(jù)經(jīng)典理論,基態(tài)氫原子中電子的“軌道”半徑 r ≈ 5.29×10 -11 米
核和電子的線度 ≤ 10-15 米 ,故兩者可看成 “點電荷”.
兩者的電量 e ≈ ± 1.60×10-19 庫侖 質(zhì)量 mp ≈ 1.67×10-27 千克 me ≈ 9.11×10-31千克
萬有引力常數(shù) G ≈ 6.67 ×10-11 牛 ·米2 /千克2
電子所受庫侖力 Fe =- e2r / 4pe0r3 電子所受引力 Fg= -Gmpmer /r3
兩者之比：Fe /Fg = e2 / 4pe0Gmpme ≈2.27 ×10 39 （1-6）
由此可見,電磁力在原子、分子結(jié)構(gòu)中起決定性作用,這種作用力遠大于萬有引力引起的作用力,即可表述為質(zhì)量對物體間的影響力遠小于電磁力的作用,并且有：電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大,隨著距離的增大而減小.
[編輯本段]學(xué)習(xí)和應(yīng)用庫侖定律的注意事項
(1) 庫侖定律只適用于計算兩個點電荷間的相互作用力,非點電荷間的相互作用力,庫侖定律不適用.（不能根據(jù)直接認(rèn)為當(dāng)r無限小時F就無限大）
(2) 應(yīng)用庫侖定律求點電荷間相互作用力時,不用把表示正,負(fù)電荷的"+","-"符號代入公式中計算過程中可用絕對值計算,其結(jié)果可根據(jù)電荷的正,負(fù)確定作用力為引力或斥力以及作用力的方向.
(3)庫倫力一樣遵守牛頓第三定律,不要認(rèn)為電荷量大的對電荷量小的電荷作用力大.(是作用力和反作用力)