《库仑定律》 讲义

《库仑定律》讲义
一、库仑定律的发现
在物理学的发展历程中，对电学现象的研究一直是一个重要的领域。

而库仑定律的发现，无疑是电学研究中的一个里程碑。

法国物理学家库仑在 18 世纪通过精心设计的实验，探究了电荷之
间的相互作用规律。

当时，对于电学的认识还相对有限，但库仑凭借
着其敏锐的观察力和严谨的科学态度，为我们揭示了电荷间力的定量
关系。

库仑的实验并非一蹴而就，他经历了多次尝试和改进。

最初，他使
用扭秤来测量微小的力。

通过不断地调整实验装置和方法，最终得出
了具有深远意义的结论。

二、库仑定律的内容
库仑定律表述为：真空中两个静止的点电荷之间的作用力，与它们
电荷量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比，作用力的方向在它
们的连线上。

如果用 Q1 和 Q2 表示两个点电荷的电荷量，r 表示它们之间的距离，F 表示它们之间的作用力，那么库仑定律可以用公式表示为：F ＝ k
（Q1 Q2) ／ r²，其中 k 是库仑常量。

这个定律告诉我们，电荷之间的相互作用力是有规律可循的，而且
这种规律可以用简单的数学公式来描述。

三、库仑定律的适用条件
库仑定律的适用有一定的条件限制。

首先，它适用于真空中的点电荷。

真空中意味着没有其他介质的干扰，点电荷则是指带电体的大小和形状对相互作用力的影响可以忽略
不计。

但在实际情况中，往往存在介质，这时候就需要对库仑定律进行修正。

其次，电荷必须是静止的。

如果电荷在运动，那么由于电磁场的变化，相互作用力会变得更加复杂，库仑定律就不再适用。

四、库仑常量
库仑常量 k 是一个非常重要的物理常数。

在国际单位制中，k 的值
约为 90×10⁹ N·m²/C²。

确定库仑常量的数值是一个艰巨的任务，需要精确的实验测量和理
论分析。

库仑常量的确定，为库仑定律的应用提供了具体的数值依据，使得我们能够准确计算电荷之间的相互作用力。

五、库仑定律与万有引力定律的比较
库仑定律和万有引力定律在形式上有一定的相似性。

万有引力定律描述的是两个物体之间的引力，与它们的质量乘积成
正比，与它们距离的平方成反比。

而库仑定律描述的是两个点电荷之
间的静电力，也是与电荷量的乘积成正比，与距离的平方成反比。

然而，它们也有明显的区别。

万有引力总是引力，而库仑力可以是
引力也可以是斥力，取决于电荷的性质。

此外，引力的强度相对较弱，而静电力在某些情况下可以非常强大。

六、库仑定律的应用
库仑定律在许多领域都有广泛的应用。

在电学工程中，例如设计电容器、静电除尘器等设备时，需要根据
库仑定律来计算电荷之间的作用力，以确保设备的正常运行和性能优化。

在物理学的基础研究中，库仑定律为理解原子、分子的结构和性质
提供了重要的理论基础。

在日常生活中，虽然我们可能没有直接感受到库仑定律的作用，但
它在许多电器设备的工作原理中都起着关键作用。

七、库仑定律的意义
库仑定律的发现，不仅使我们对电学现象有了更深入的理解，也为
后续电学理论的发展奠定了坚实的基础。

它使得我们能够定量地分析和计算电荷之间的相互作用，为电学研究提供了有力的工具。

同时，库仑定律也促进了电磁学的发展，为现代电子技术、通信技术等领域的进步做出了重要贡献。

总之，库仑定律是电学领域中一个极其重要的定律，它的发现和应用极大地推动了物理学和相关技术的发展，对人类认识自然界和改善生活产生了深远的影响。