库仑定律怎么去解释,库仑定律怎么用

我们知道,同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引,两个电荷之间的作用力称为库伦力,库伦通过扭秤实验得到了库伦力的规律,即库伦定律:

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真空中两个电电荷之间的作用力与二者电量的乘积成正比,与距离的平方成反比。作用力的方向在二者的连线上。公式

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其中k是静电力常量,是库伦通过扭秤实验得到的。

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利用这套试验装置,两个电荷之间的作用力会使得中线的悬丝偏转,通过转动的角度可以测定力的大小,这样就能得到库伦力的规律和静电力常量。

关于电荷之间为什么有作用力,早在库伦定律发现之前物理学界就有很多争论,比较著名的意见如:

牛顿学派认为:万有引力和库仑力都是超距作用力。

库仑定律怎么去解释,库仑定律怎么用图4
所谓超距作用,万有引力和库仑力的传播不需要时间和空间,只要在宇宙中出现了两个电荷,它们之间就会立刻发生相互作用。大家注意,牛顿学派和牛顿并不是一回事,牛顿本人对这个观点并不认同,他认为这是“不可想象”的,但是他也想不出这种作用的原因究竟是什么。

笛卡尔学派认为:万有引力和库仑力都是通过“以太”传播的。

库仑定律怎么去解释,库仑定律怎么用图5

他们认为:以太是绝对参考系下的一种物质,看不见也摸不着,但是一直都存在于我们周围。A电荷在以太之中,对以太产生挤压,以太会把这种挤压传递到B电荷处,并对B电荷产生力的作用。但是,随着迈克尔孙-莫雷实验宣告以太的死刑,这种说法也就彻底失败了。

库伦力的作用方式最终由科学家法拉第彻底解决。

法拉第认为:电荷之间的作用是通过电场传播的。

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电场是一种物质,看不见也摸不着,但是它的确存在。它的特点是:

  1. 电荷周围产生电场

  2. 电场可以在真空中传播

  3. 电场对放入其中的电荷有力的作用。

也就是说,A电荷首先在周围空间产生电场,电场传播到B电荷处,就会对B电荷有力的作用。反过来,B电荷也在空间中产生电场,电场会传播到A电荷处,对A产生力的作用。

法拉第是非常具有创造力的科学家,他创造性的提出场的概念,并用电场线来描述场,这成为后来一百多年物理学研究的新方向。

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对更深刻的解释是由麦克斯韦做出的。麦克斯韦通过普遍的电磁学方程组,解释了电场和磁场的关系和规律,并且指出变化的电磁场可以相互激发向远处传播,形成电磁波,从此经典电磁学大厦修建完毕。

库仑定律怎么去解释,库仑定律怎么用图8综上所述,库仑力的作用方式是通过电场进行的。

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