库仑定律

[拼音]：Kulun dinglü

[外文]：Coulomb’s law

关于点电荷间相互作用的定律，是静电学的理论基础，也是电磁学的基本定律之一，于1785年为法国物理学家C.A.de库仑发现。库仑定律的内容是：相对于惯性参照系处在静止状态的两个点电荷（相互之间距离远大于其本身线度的带电体）在空气中（严格讲在无限真空中）的相互作用力的大小同每一个点电荷的电荷量成正比，同两点电荷间的距离的二次方成反比；作用力的方向沿着这两点电荷的连线；当这两点电荷带同号电荷时，它们之间的作用力是排斥力；带异号电荷时，它们之间的作用力是吸引力。

设q₁和q₂分别为两点电荷的电量，_r是由q₁指向q₂的矢量，其量值等于q₁和q₂之间的距离（图1），则q₁作用于q₂的静电力f_1→2为

在SI单位制中，米／法，其中ε₀称为真空介电常数，ε₀＝8.85418782×10^-12法/米。在CGS静电系单位制中K等于1，没有量纲。

静电相互作用力服从牛顿第三定律q₂作用于q₁的力f_2→1和f_1→2大小相等，方向相反且沿同一直线。

库仑定律是库仑通过扭秤实验总结出来的，库仑扭秤的示意图如图2。在细金属丝的下端悬挂一根秤杆，它的一端有一个小球A，另一端有一平衡体P，在A旁放置一个同它一样大小的固定小球B。为了研究带电体间的作用力，先使A和B都带一定电荷，这时秤因A端受力而偏转。扭转悬丝上端的旋钮，使小球A回到原来的位置，平衡时悬丝的扭力矩等于电力施在 A上的力矩。如果悬丝的扭转力矩同扭角间的关系已知，并测得秤杆的长度，就可以求出在此距离下AB之间的作用力。

库仑扭秤实验在电学发展史上有着重要的地位，它是人们对电现象的研究从定性阶段进入定量阶段的转折点。

库仑原始实?a href='http://www.b15k.com/baike/222/323577.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>榈木炔⒉桓撸谴涌饴囟煽梢缘汲?a href='http://www.b15k.com/baike/220/257283.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>高斯定理，把高斯定理应用于处在静电平衡的导体，将得出导体内部没有净电荷的结论。因此，测定导体内部是否有净电荷就可以间接检验库仑定律的正确性。早在1773年，即库仑定律发表前12年，H.卡文迪什就用这类实验对二次方反比律进行了研究。他的实验结果表明，若静电力对距离的依赖关系是，则│δ│<0.02，卡文迪什的仪器如图3所示，图是根据他本人的草图摹拟的。大约100年以后，J.C.麦克斯韦在剑桥完成了一个同卡文迪什实验相类似的实验，得到δ的上限为│δ│≤1／21600。1936年，S.J.普林顿和 W.E.劳顿的实验给出｜δ｜<2×10^-9。最近的一个结果是 E.R.威廉斯、J.E.费勒和H.A.希尔在 1971年提供的，他们求得 δ 的极限值为(2.7±3.1)×10^-16。

物理实验和地球物理实验结果表明，两点电荷之间距离的数量级在10^-15～10⁹厘米的范围内，库仑定律是极其精确的。

把两个任意形状的带电体分成许多电荷元，利用叠加原理，则任意形状的带电体之间的作用力可以通过库仑定律求得。不过因电荷在带电体上的分布往往不是已知的，所以静电力一般难以通过库仑定律直接计算。