点电荷与库仑定律

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电荷最基本的性质就是它们之间有相互作用力(静止电荷之间的相互作用力叫静电力)。电荷之间相互作用力的基本规律叫库仑定律,它是法国物理学家库仑在1785年通过实验总结出来的点电荷之间相互作用的规律。

一、点电荷
当带电体的线度比起它与其它带电体之间的距离小得多时,则称该带电体为点带电体,简称点电荷。它是一个抽象出来的理想模型,类似于力学中的质点、刚体。
二、库仑定律

两个点电荷之间的相互作用力的大小与它们所带的电量点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律的乘积成正比,与它们之间的距离点电荷与库仑定律的平方成反比;作用力的方向沿它们的联线,同种电荷相斥,异种电荷相吸。

点电荷与库仑定律
设有电量为点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律的两个点电荷,它们之间的距离为点电荷与库仑定律。则两个点电荷之间有相互作用力,若点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律的作用力为点电荷与库仑定律,则点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律的作用力为点电荷与库仑定律,这是一对作用力和反作用力。由库仑定律,得
点电荷与库仑定律

写成等式,得
点电荷与库仑定律

若以点电荷与库仑定律表示由点电荷与库仑定律指向点电荷与库仑定律的单位矢量,则库仑定律写成矢量形式
点电荷与库仑定律

其中点电荷与库仑定律为比例系数,实验可得
点电荷与库仑定律
点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律称为真空中的介电常数。由上式可得
点电荷与库仑定律

这样,库仑定律的矢量式可以写成
点电荷与库仑定律
点电荷与库仑定律同号,点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律同向,为斥力;
点电荷与库仑定律异号,点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律点电荷与库仑定律反向,为引力。
库仑定律是通过对宏观带电体的实验研究总结出来的规律,但它对质子、电子等微观粒子也适用。它是整个电磁学的基本规律,其地位作用非常重要。

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