物理学史3.3 库仑定律的发现和验证
高考物理物理学史知识点基础测试题含答案解析(3)
高考物理物理学史知识点基础测试题含答案解析(3)高考物理物理学史知识点基础测试题含答案解析(3)一、选择题1．下列关于科学家的贡献，描述不正确的是：（）A．胡克发现了弹簧弹力与弹簧形变量间的变化规律B．亚里士多德将斜面实验的结论合理外推，证明了自由落体运动是匀变速直线运动C．伽利略科学思想的核心是把科学实验和逻辑推理结合起来，在该思想引领下人们打开了近代科学大门D．伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动．2．下列对运动的认识错误的是A．亚里士多德认为质量小的物体下落快B．伽利略把实验和逻辑推理结合起来，发展了人类的科学思维方法和研究方法C．伽利略认为物体下落的快慢与物体的质量没有关系D．伽利略的比萨斜塔实验经过严谨的考证，只是一个美丽的传说，但这并不影响他在科学界的地位3．发明白炽灯的科学家是()A．伏打B．法拉第C．爱迪生D．西门子4．下列关于物理学发展史和单位制的说法正确的是( )A．物理学家安培经过多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量B．卡文迪许通过扭秤实验测量了静电力常量，并验证了库仑定律C．Kg、m、N、A都是国际单位制中的基本单位D．功的单位可以用kgm2/s2 表示5．下列有关物理常识的说法中正确的是A．牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观、低速运动的物体，也适用于微观、高速运动的物体B．力的单位“N”是基本单位，加速度的单位“m/s2”是导出单位C．库仑在前人工作的基础上提出了库仑定律，并利用扭秤实验较准确地测出了静电力常量kD．沿着电场线方向电势降低，电场强度越大的地方电势越高6．在物理学的发展中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明进程．对以下几位物理学家所作贡献的叙述中，符合史实的是（）A．笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献B．伽利略通过实验和逻辑推理说明力是维持物体运动的原因C．伽利略认为自由落体运动是速度随位移均匀变化的运动D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动7．下列说法中正确的是（）A．奥斯特发现了电磁感应现象B．牛顿通过理想斜面实验得出了维持运动不需要力的结论C．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱现象，推动了量子理论的发展D．光照在金属板上时，金属能否发生光电效应现象与入射光的强度有关．8．关于物理学史，下列说法中正确的是A．安培认为磁化使铁质物体内部产生了分子电流B．奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场C．库仑通过实验测出了引力常量G的大小D．密立根通过实验测得元电荷e的数值为1×10-19C9．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展．下列说法不符合事实的是A．爱因斯坦为了解释黑体辐射，提出了能量量子假说，把物理学带进了量子世界B．汤姆孙利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出了原子的枣糕模型，从而敲开了原子的大门C．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D．卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出了原子核式结构模型10．下列叙述中正确的是A．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量B．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律C．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比D．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子11．在物理学建立和发展的过程中，许多物理学家的科学家发现推动了人类历史的进步，关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）A．伽利略通过逻辑推理和实验认为：重物比轻物下落的快B．牛顿根据理想斜面实验，首先提出力不是维持物体运动的原因C．卡文迪许提出了万有引力定律D．法拉第以他深刻的洞察力提出电场的客观存在，并且引入了电场线12．万有引力的发现实现了物理学史上第一次大统一：“地上物理学”和“天上物理学”的统一．它表明天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律．牛顿发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道简化为圆轨道，还应用到了其他的规律和结论．下面的规律和结论没有被用到的是( ) A．开普勒的研究成果B．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常量C．牛顿第二定律D．牛顿第三定律13．下列有关物理学家的成就正确的是()A．法拉第发现了电流的磁效应B．安培提出了分子电流假说C．楞次发现了电磁感应定律D．奥斯特发现了判断感应电流方向的规律14．下列说法正确的是A．伽利略的理想斜面实验说明了“力是维持物体运动的原因”B．采用比值定义法定义的物理量有：电场强度FEq=，电容QCU=，加速度Fam=C．库仑通过实验得出了库仑定律，并用扭秤实验最早测量出了元电荷e的数值D．放射性元素发生一次β衰变，新核原子序数比原来原子核序数增加115．下列说法正确的是（）A．笛卡尔认为必须有力的作用物体才能运动B．伽利略通过“理想实验”得到了“力不是维持物体运动的原因”的结论C．牛顿第一定律可以用实验直接验证D．牛顿第二定律表明物体所受合外力越大，物体的惯性越大16．在前人工作的基础上，利用如图所示装置进行定量研究，进而提出两个静止的点电荷之间相互作用规律的物理学家是A．库仑B．安培C．洛伦兹D．奥斯特17．物理学中的自由落体规律、万有引力定律和电流磁效应分别由不同的物理学家探究发现，他们依次是（）A．伽利略、牛顿、法拉第B．牛顿、卡文迪许、奥斯特C．伽利略、卡文迪许、法拉第D．伽利略、牛顿、奥斯特18．下列关于物理学史中叙述正确的是（）A．伽利略提出了惯性定律B．牛顿测定了万有引力常量C．库仑在前人的基础上通过实验确认了库仑定律D．法拉第电磁感应定律是法拉第在前人工作基础上独立总结出来的19．在物理学的发展过程中，许多物理学家都做出了重大贡献，他们也创造出了许多物理学研究方法，下列关于物理学史和物理学方法的叙述中正确的是A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人B．牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地下的物体间的引力作用都遵从万有引力定律C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了微元法D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是转换法20．物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步．关于对物理学发展过程中的认识，说法不正确的是A．德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想B．玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的成因C．卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”D．伽利略利用理想斜面实验，推翻了亚里士多德“重的物体比轻的物体下落的快”的结论21．下列关于物理学史实的描述，错误．．的是A．牛顿发现了万有引力定律，揭示了天体运行的规律与地上物体运动的规律具有内在的一致性，成功地实现了天上力学与地上力学的统一B．开普勒发现了行星的运动规律，为人们解决行星运动学问题提供了依据，澄清了多年来人们对天体运动的神秘、模糊的认识C．牛顿发现了万有引力定律，而且应用扭秤装置测出了万有引力常量D．德国物理学家亥姆霍兹概括和总结了自然界中最重要、最普遍的规律之一――能量守恒定律22．下列说法中正确的是()A．电场线和磁感线都是一系列闭合曲线B．在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，这样做是为了消除静电C．奥斯特提出了分子电流假说D．首先发现通电导线周围存在磁场的科学家是安培23．下列叙述中符合物理学史的是（）A．赫兹从理论上预言了电磁波的存在B．麦克斯韦成功地解释了光电效应现象C．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子有核式结构D．汤姆逊发现了电子，并提出了原子核式结构模型24．发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（）A．牛顿、卡文迪许B．开普勒、伽利略C．开普勒、卡文迪许D．牛顿、伽利略25．物理学家为人类发展作出了卓越的贡献，以下符合物理学史实的是（）A．法拉第总结出右手螺旋定则B．奥斯特发现电流磁效应C．麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在D．赫兹发明了世界上第一个电池【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．B解析：BA、胡克发现了弹簧弹力与弹簧形变量的关系，故A正确；B、伽利略将斜面实验的结论合理外推，证明了自由落体运动是匀变速直线运动，故B错误。
库仑定律的发现
库仑定律的发现现在物理学思想,与传统物理学思想的最大不同是：前者是解释和预测宇宙的现象，后者是揭示宇宙的“本质”.解释和预测宇宙的现象就是：按人类业已形成的数理逻辑体系，解释和预测宇宙.在现代物理学基础理论中，一般所使用的物理学基本原理，不可能在实验中得到验证，只能验证由这些物理学基本原理，产生的物理学理论所带来的实际效应（在经典物理学中叫物理“现象”）. 因此，我们可以用这样或那样的基本原理，建立这样或那样的理论.在“众多”的“正确”理论中，我们可能淘汰一部分，只留下少数几种，甚至只保留一种.淘汰的标准就是理论的扩展性，或叫理论的普适性、广泛性，因为我们力求用尽量少的基本原理，解释尽量多的宇宙现象，这是一个涉及物理学中美学范畴的问题. 这种思想看起来带有浓重的人性化色彩（即主观性），带有强烈的“强人择原理”味道.这不仅有人会问：宇宙为什么要符合我们建立的数理逻辑？这又变成一个哲学问题了，回答只能是：因为他是我们是我们的宇宙，既然她孕育了我们，就应该让我们以自己的方式来了解她.恩格斯说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假设.” 【1】假设电荷是虚数的iQ ±.因为电荷无法直接测量，粒子携带电荷的大小，只能从作用力来推算，所以，不必拒绝虚数单位.设两个粒子各带电荷21,iQ iQ ，两个粒子之间电力满足库仑公式：221R Q Q k F =,此时应该把库仑定律微调，就是电荷带上虚数符号i.当1Q 与2Q 都为正电荷，则：2121Q Q iQ iQ -=⨯，此时电力为负，相斥.当1Q 与2Q 都为负电荷，则：()()2121Q Q Q i Q i -=-⨯-，此时电力为负，相斥.当1Q 与2Q 一正一负，则：()2121Q Q iQ Q i =⨯-，或者：()2121Q Q Q i iQ =-⨯此时电力F 为总为正，相吸.电力总体规律表现为：同性相斥，异性相吸.这个明显的规律性现代物理并没有给出合理的解释，而一旦把电荷看作是虚数物理量，电作用规律再显然不过.最早提出电力平方反比定律的是Priestley . Priestley 的好友富兰克林曾观察到放在金属杯中的软木小球完全不受金属杯上电荷的影响, 他把这现象告诉了Priestley, 希望他重做此实验. 1766年, Priestley 做了富兰克林提出的实验, 他使空腔金属容器带电, 发现其内表面没有电荷, 而且金属容器对放于其内部的电荷明显地没有作用力.他立刻想到这一现象与万有引力的情况非常相似.因此他猜想电力与万有引力有相同的规律, 即两个电荷间的作用力应与他们之间距离的平方成反比.在1767年Priestley写了一本《电的历史和现状》. 1769年, 爱丁堡的John Robison 首先用直接测量方法确定电力的定律, 他得到两个同号电荷的排斥力与其距离的2.06次方成反比.他推断正确的电力定律是平方反比律,他的研究结果是多年之后(1801年)发表才为人所知.1772年英国物理学家 Cavendish 遵循Priestley的思想以实验验证了电力平方反比定律.他将一个金属球形容器固定在一绝缘支柱上.用玻璃棒将两个金属半球固定在铰链于同一轴的两个木制框架, 使这两个半球构成与球形容器同心的绝缘导体球壳.用一根短导线连接球形容器和两个半球, 利用一根系于短导线上的丝线来移动导线.Cavendish先用短导线使球形容器与两半球相连.用莱顿瓶使两半球带电, 莱顿瓶的电位可事先测定, 随后通过丝线将短导线抽去.再将两半球移开, 并使之放电.然后用当时最准确的木髓球静电计检测球形容器上的带电状态.静电计并未检测到球形容器上有任何带电的迹象.他用实验和计算的方法得出电力与距离成反比的方次与2的差值不大于0.02.Cavendish的实验得出的定量结果与十三年后(1785年) Coulomb用扭秤直接测量所得的结果的准确度相当，但他的研究成果都没有发表.是一百年后Maxwell整理 Cavendish的大量手稿时才将上述结果公诸于世的.最为著名的是法国物理学家Coulomb的研究工作. Coulomb曾从事毛发和金属丝扭转弹性的研究, 这导致他在1777年发明了后来被称为Coulomb秤的扭转天平或扭秤. 1784年Coulomb发表论文, 介绍他发现的扭转力与线材直径、长度、扭转角度以及与线材物理特性有关的常数之间的关系，还介绍了用扭秤测量各种弱力的方法.同年， Coulomb响应法国科学院有赏征集研究船用罗盘，他的科学生涯开始从工程、建筑转向电、磁的研究.1785年Coulomb设计制作了一台精确的扭秤, 用扭秤实验证明了同号电荷的斥力遵从平方反比律,用振荡法证明异号电荷的吸引力也遵从平方反比定律.他的实验误差偏离平方为 4×10－2 . Coulomb的研究工作得到了普遍的承认, 而平方反比定律也就以Coulomb的名字（ Coulomb`s law）来命名了.经典的引力公式和电力公式是： F引 = Gm2/r2 （1） F电 = Kq2/r2（2），其中，引力常数G = 6.673×10-8达因厘米2/克2，电力常数K = 8.988×1018达因厘米2/库仑2.G和K 都是实验值，它们各自有着复杂的量纲和远离1的系数，在两者之间看不出有什么内在的联系.我们期待，如果用最基本的自然常数组合取代经典的引力公式和电力公式中的系数，那么这两个物理公式之间的联系就会自然地浮现在我们面前.引力场依赖于两次微分.但是电磁场在特殊的情形下也满足两次微分的形式.此时，∑A μdx μ=0；同时还有许多性质，如旋度为零，散度等于电荷的平均密度.这正是静电场的形式，而所谓的电磁场则是这类特殊形式破缺的结果.引力场也是conservative force field ，引力线也不是闭合线，circulation theorem 依然成立.由于Gauss ，theorem 与Coulomb ,s law 的实质都是电力与距离的平方成反比，两者是完全等价的，正如《费曼物理学讲义》卷2中指出：“Gauss ， theorem 只不过是用一种不同的形式来表述两电荷间的Coulomb ,s law.它们是完全等价的，只要我们记住电荷之间的作用力是径向的.”这里“电荷之间的作用力是径向的”是空间旋转对称性的必然结果.由电磁理论知，静电荷周围存在静电场 E ，当电荷以速度v ( v << c ) 运动时，其周围除存在电场外，还存在与电荷运动有关的磁场B ，电场场强与磁感应强度的数学表达式为：电场 E qr r k qr r ==14033πε ①磁场②库仑定律仅仅适用于真空中两个相对静止的点电荷之间的相互作用.历史上对库仑定律的检验是用ε表征的，它的定义是：F ＝k q1q2r2+ε，其中ε表征了电的相互作用力对反平方定律的偏离程度.到目前为止，检验库仑定律的实验所确立的最好上限是；ε≤6×10-16.表1 历史上各次实验的结果参考文献：【1】恩格斯《自然辩证法》于光远等编译，第24页。
物理学史3.3 库仑定律的发现和验证
3.3库仑定律的发现和验证库仑定律是电磁学的基本定律之一。
它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。
特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。
从库仑定律的发现可以获得许多启示，对阐明物理学发展中理论和实验的关系，了解物理学的研究方法均会有所裨益。
3.3.1从万有引力得到的启示18世纪中叶，牛顿力学已经取得辉煌胜利，人们借助于万有引力的规律，对电力和磁力作了种种猜测。
德国柏林科学院院士爱皮努斯（F.U.T.Aepinus，1724—1802）1759年对电力作了研究。
他在书中假设电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减少而增大，于是对静电感应现象作出了更完善的解释。
不过，他并没有实际测量电荷间的作用力，因而只是一种猜测。
1760年，D.伯努利首先猜测电力会不会也跟万有引力一样，服从平方反比定律。
他的想法显然有一定的代表性，因为平方反比定律在牛顿的形而上学自然观中是很自然的观念，如果不是平方反比，牛顿力学的空间概念就要重新修改：：。
富兰克林的空罐实验（也叫冰桶实验）对电力规律有重要启示。
1755年，他在给兰宁（JohnLining）的信中，提到过这样的实验：：“我把一只品脱银罐放在电支架（按：即绝缘支架）上，使它带电，用丝线吊着一个直径约为1英寸的木椭球，放进银罐中，直到触及罐的底部，但是，当取出时，却没有发现接触使它带电，象从外部接触的那样。
”富兰克林的这封信不久跟其他有关天电和尖端放电等问题的信件，被人们整理公开发表流传甚广，很多人都知道这个空罐实验，不过也和富兰克林一样，不知如何解释这一实验现象。
富兰克林有一位英国友人，名叫普利斯特利（Joseph Priest－ley，1733—1804），是化学家，对电学也很有研究。
富兰克林写信告诉他这个实验并向他求教。
普利斯特利专门重复了这个实验，在1767年的《电学历史和现状及其原始实验》一书中他写道①：“难道我们就不可以从这个实验得出结论：电的吸引与万有引力服从同一定律，即距离的平方，因为很容易证明，假如地球是一个球壳，在壳内的物体受到一边的吸引作用，决不会大于另一边的吸引。
历史的无名簿 科学的优先权——库仑定律的发现
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却认定 电力 定律 叫库仑定 律 ， 这就是 科学 发 明上
常遇 到的 问题 —— 科 学 家 的优 先 权 。 否 取得 能 科学 的领先 权要 看 其 所 发表 的科 学 成 果 是 否 为 他人 所利用 。 卡文迪 许虽 然在 自己 的笔 记 本 中 早 已 记下 了他 那卓越 的记 录 ， 从未发 表过 他 的实验 方 法 但 和研 究成 果 ， 因此他 失 去 了领 先权 ， 至一 个 多 直 世 纪后在 １ １ ８ ９年麦克 斯韦 才使他 的实 验 笔记 重 见 天 日。 克 斯 韦指 出 “ 些论 文 证 明 卡文 迪 许 麦 这
均匀空 心球 壳 内检 验 电荷 所受 电力 为零 作 了证 明 ， 没有考 虑 和推广 至带 电金属 杯不 是球 体 的 但
情 况 。 ７ ７年 在 伦敦 发表 了他 的结论 ， 许 是 因 １６ 也
为他对 自己的 主张论 证不够 充分 ， 似乎 没有 受到 同 时代 的其 他科 学家 的注 意 。 １６ ７ ９年爱 丁堡 的科 学 家 鲁宾 逊 通
的精确 限度 ， 称 ”一 定 在 １ ９ ’ ２ ０ 宣 ． ８～ ． ２之 间 ， １７ ７ ３年底 前 他 虽 完 成 了一 系 列实 验 ， 没 有 把 但
它 发表 。
法拉 第 、 克斯 韦等 科 学 家 所 做 过 的 实 验 ， 麦
库 仑在 ｌ ８ 年和 １ ８ 年发 表 了一系列 有关 ７８ ７９ 电力定 律 的研究论 文 ， 发 明了库仑 扭秤 并 用两 他 种 截然 不 同的实验 来 检验 了他 的研 究结 果 。 １３ ８ ８年法 拉 第 ，８ ０年麦 克斯 韦 等科 学 家 １７
ｒ
ｒ
１６ ７ ０年 伯努 利猜 测指数 ｎ＝ ２ 他没有 证 明 ，
库仑定律发展史
库仑定律发展史《库仑定律发展史》“哎呀，这气球怎么老吸在墙上啊！”我好奇地问妈妈。
妈妈笑着说：“这呀，就和一种神奇的定律有关哦。
”那是一个阳光明媚的周末，我和妈妈在客厅里玩气球，却意外地发现了这个有趣的现象。
我缠着妈妈给我讲讲这背后的道理。
妈妈便拉着我坐在沙发上，开始给我讲述起库仑定律的发展史。
妈妈说：“很久很久以前，有一位叫库仑的科学家，他呀，可厉害啦！他一直在研究电荷之间的相互作用呢。
”“哇，那他是怎么发现的呀？”我迫不及待地问道。
妈妈摸了摸我的头：“他通过做很多很多的实验哦。
就像你玩气球发现它能吸在墙上，库仑也是从一些小现象开始研究的呢。
他发现电荷之间的力呀，和它们的电荷量以及距离都有关系。
”我似懂非懂地点点头：“那这个定律很重要吗？”“当然重要啦，宝贝！”妈妈提高了音量，“这个定律就像是打开电学大门的一把钥匙，没有它，我们很多电器都没法发明出来呢！你想想，如果没有库仑定律，那我们的电灯、电视、手机还能有吗？”我惊讶地张大了嘴巴：“哇，这么厉害啊！那库仑真的好聪明啊！”妈妈笑着继续说：“是啊，他的发现可给人类带来了巨大的贡献呢。
而且呀，后来还有很多科学家在他的基础上继续研究，让我们对电的了解越来越深刻。
”我不禁陷入了沉思，原来一个小小的发现，竟然能有这么大的影响。
我抬头看着妈妈说：“妈妈，我以后也要像库仑一样，去发现好多好多的东西！”妈妈欣慰地笑了：“好呀，宝贝，我相信你一定可以的！”我在心里暗暗发誓，一定要努力学习知识，说不定未来我也能有像库仑一样伟大的发现呢！这库仑定律不就像是一颗璀璨的星星，照亮了我们探索电学世界的道路吗？它让我们知道，科学的力量是无穷的，只要我们勇于去探索，就一定能发现更多的奥秘！。
《库仑定律》实验教学设计
《库仑定律》实验教学设计（一）教材分析：库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性知道，而且还要求定量了解和应用。
对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，进而得出结论。
库仑定律是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点。
展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。
（二）学情分析：两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、起电的知识，万有引力定律和卡文迪许扭秤实验这些内容学生都已学过，本节重点是做好定性实验，使学生清楚知道实验探究过程。
（三）教学目标：1、知识与技能：(1)了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。
(2)库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。
2、过程与方法(1)通过定性实验,培养学生观察、总结的能力,了解库伦扭秤实验。
(2)通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。
3、情感态度与价值观(1)培养与他人交流合作的能力，提高理论与实践相结合的意识。
(2)了解人类对电荷间相互作用认识的历史过程,培养学生对科学的好奇心,体验探索自然规律的艰辛和喜悦。
（四）教学重点、难点：教学重点：库仑定律及其理解与应用教学难点：库仑定律的实验探究教学难点的突破措施：定性实验探究与定量实验视频及理论探究相结合。
（五）教学用具：多媒体课件,毛皮，橡胶棒，气球，玻璃棒，丝绸，易拉罐，泡沫小球，铁架台。
（六）教学过程：引入新课演示实验：让橡胶棒、玻璃棒摩擦起电，靠近易拉罐，会发生什么现象？（易拉罐被橡胶棒、玻璃棒吸引滚动起来了。
）既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢？新课教学：一、通过实验探究电荷间作用力的决定因素（一）定性实验探究：探究一：影响电荷间相互作用力的因素猜想：电荷间相互作用力可能与距离、电荷量、带电体的形状等。
如何做实验定性探究？(1) 你认为实验应采取什么方法来研究电荷间相互作用力与可能因素的关系？学生：控制变量法。
三库仑定律的建立
1855)于1839年左右最早提出，应当由库仑定律本身来
定义电荷的量度，即两个距离为单位长度的相等电荷
之间的作用等于单位 (或指定数值的)力时，它们都具
有单位电量．
在第四篇论文中，库仑对导体上电荷的分布进行
了研究．
库仑做过一个如图所示的经
典实验，A是一个绝缘的金属
球， B 、 C 是装有绝缘把的二金 属半球壳．先把A、B、C套在一 起(接触)，然后使整个系统带 电，再把B、C移开，发现此时A 球不带电，而B、C外表面带
距离的平方成反比的”．
库仑还根据对称性利用相同的金属球互相接触的方
法，巧妙地获得了各种大小的电荷，得出了电荷间的作用 力与它们所带电量的乘积成正比的关系，从而完整地得出
q1q2 F k 2 r
这就是现在所说电相互作用力的库仑定律．
实际上，在库仑的时代，人们还没有掌握规定电
量大小的方法．半个世纪之后高斯 (C· F· Gauss, 1777-
距离同摆动周期之间的关系，这就是著名的“电摆实
验”，这个实验是在牛顿万有引力定律的启示下提出
的．
库仑意识到，在地球对物体的作用力遵从平方 反比规律的前提下，必然存在地面上的单摆的摆动 周期正比于摆锤离地心的距离，即 T r 的结果．这 是因为单摆的周期 则存在
mg G mM r2
GL M
T 2 L g
于漏电的缘故而有些偏差．从这样的实验中，库仑得
出了“带同类电的两球之间的排斥力，与两球中心之
间距离的平方成反比”的结论．
在接着的第二篇论文里，库仑研究了两个异类电荷之 间的吸引力．在这种情况下，扭秤方法遇到了麻烦．因
为，当活动电荷在扭力为零的位置同固定电荷的位置之间
简述库仑定律的建立过程。
简述库仑定律的建立过程。
库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律，它是由法国科学家库仑于18世纪末期提出的。
库仑定律的建立过程可以从以下几个方面来描述：
1. 静电感应实验：库仑通过静电感应实验观察到了电荷之间的相互作用。
他使用了一对金属球，将它们分别接地，并放在一定距离内。
然后将一个带有电荷的玻璃棒靠近其中一个金属球，观察到另一个金属球上也出现了电荷。
这说明了电荷之间的相互作用。
2. 电荷间作用力的测量：为了确定电荷间作用力的性质和大小，库仑进行了一系列实验，测量了不同电荷之间的相互作用力。
他发现，当两个电荷的大小相同时，它们之间的作用力与它们之间的距离的平方成反比例关系。
3. 库伦定律的公式表示：库仑通过实验得出了库仑定律的公式，即：F=k(q1q2/d^2)，其中F为电荷之间的作用力，q1和q2为两个电荷的大小，d为它们之间的距离，k为一个常数。
4. 应用：库仑定律的应用非常广泛，例如在电荷分布的计算、电场和电势的计算以及静电力测量等方面都有应用。
它也是电动力学和电磁学研究的基础之一。
总之，库仑定律是通过实验观察和数学分析得出的，它对电荷之间的相互作用具有重要的意义，为电磁学的发展做出了重要贡献。
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如何进行库仑定律实验
如何进行库仑定律实验库仑定律是物理学中研究带电粒子之间相互作用的重要定律，它描述了两个点电荷之间的力与它们之间的距离和电荷的大小的关系。
进行库仑定律实验可以帮助我们更好地理解这一定律的原理和应用。
本文将介绍如何进行库仑定律实验，并提供实验步骤和注意事项。
实验器材及准备1. 实验装置：库仑天平、电压源、感应电荷计、导线等。
2. 实验材料：小球形金属导体、电荷平衡辅助器等。
3. 实验环境：无风、无异物干扰的实验室。
实验步骤1. 搭建实验装置：将库仑天平放在水平台上，连接适当的电压源和导线。
将导线与感应电荷计连接，确保传递正确的电荷读数。
2. 校准仪器：将球形金属导体放置在库仑天平的两个平台上，并观察感应电荷计的读数。
根据读数调整电源的电压，直到两个球形导体的感应电荷相等，即感应电荷计显示为零。
3. 改变距离：在实验进行过程中，逐渐改变两个球形导体之间的距离，并观察感应电荷计的读数。
记录每次读数，并计算出力与距离之间的关系。
4. 改变电荷数量：保持两个球形导体之间的距离不变，依次改变其中一个球形导体的电荷数量。
观察感应电荷计的读数，并计算出力与电荷之间的关系。
5. 数据分析：根据实验结果绘制力与距离、力与电荷之间的曲线图。
分析曲线的特点，并与库仑定律进行对比和验证。
实验注意事项1. 安全第一：进行实验时，应注意使用安全设备和适当的防护措施，以防止电击等意外伤害。
2. 仪器操作：仪器的操作应准确、轻柔，并避免碰撞和摇晃。
3. 实验环境：实验环境应保持稳定，无风、无异物干扰，以确保实验结果的准确性。
4. 清洁保养：实验结束后，应及时清洁和保养实验装置，确保设备的正常使用和寿命。
5. 数据处理：在进行数据处理和曲线拟合时，应使用合适的数学模型和方法，并注意数据的准确性和统计显著性。
通过进行库仑定律实验，我们可以深入了解电荷之间相互作用的规律，并验证库仑定律的有效性。
同时，实验还能培养我们的实验操作技能、数据处理能力和科学思维，对我们的物理学习和科学研究有着积极的促进作用。
库仑定律的发现过程与启示
的 实 验 结果 也 不 是 最精 确 的 。我 们 之 所 以 把 平 方 反 比定 律 称 为 库 仑定 律 是 因 为库 仑 结 束 了 电 学 发 展的 第 一 个时 期 。库 仑 的 工 作 使 静 电 学臻 于高 度 完 善 。 电量 的单 位 也 是 为 了纪 念 库 仑 而 以他 的名 字 命 名 的 。 库 仑 定 律 不 仅 是 电磁 学 的 基 本 定 律 ， 也 是 物 理 学 的 基本 定 律 之 一 。 库 仑定 律 阐 明 了带 电 体 相 互 作 用 的规 律 ， 定 了静 电 决 场 的性 质 ， 为整个 电磁学 奠定 了基础 。 也 库 仑从 １ ７ ７年 起 就 致 力 于 把 超 距 作 用 引 ７ 入 磁 学 和 电 学 。 他 认 为静 电力 和 静 磁 力都 来 自远 处 的 带 电 体和 荷 磁 体 ， 不存 在 什 并 么 电流 体 和 涡 旋 流 体对 带 电物 质 和 磁体 的 冲 击 ， 些 力 都 符 合 牛 顿 的 万 有 引 力定 律 这 所 确 定 的 关 系 。 库 仑 提 供 了精 密 的 测 量 ， 排 除 了 关于 电本 性 的一 切思 辩 。库 仑 的 工 作 对法 国物 理 学 家 的 影 响还 可 以 从 稍后 的 拉普 拉 斯 的物 理 学 简 略 纲领 得 到 证 实 。 这 个 物理 学简 略 纲 领 最 基 本 的 出发 点 是 把 一 切 物理 现 象 都 简 化 为 粒 子 间 吸 引力 和 排 斥 力 的 现 象 ， 或 磁 的 运 动 是 荷 电 粒 子 或 荷 电 磁 粒 子 之 间 的 吸 引 力 和 排 斥 力 产 生 的 效 应 。这 种 简 化便 于把 分 析 数 学 的 方法 运 用 干 物 理 学 。 因此 ， 论 物 理 学 首 先 能 在 法 理
浅谈库仑定律的发现和地位
浅谈库仑定律的发现和地位作者：尤军来源：《新一代》2013年第06期摘要：文章通过对库仑定律发现过程的研究，讨论库伦定律在物理学中的重要地位。
关键词：电荷；静电力；库伦定律中图分类号：G630 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2013）-06-0239-01一、引言物理定律是人们在观察和实验基础上发现的实验规律，各种物理定律从各种不同角度和侧面揭示了事物的本质，规律和内在的联系[1]。
人们通过对电荷间的相互作用的研究，发现了自然界中的一条基本定律，即库仑定律，它阐明了静止电荷间相互作用的规律。
这种作用与最基本的物理概念——电荷紧密的联系在一起，这个定律也是电磁学的基本定律。
二、库仑定律的发现十八世纪中叶，牛顿力学已经取得了辉煌的成就，人们借助已经确立的万有引力定律，对电力的规律做了各种猜想，其中有些科学家就猜想，电力会不会也和万有引力一样，服从平方反比定律。
1773年，卡文迪什用两个同心金属壳做实验，通过重复实验，他确定电力服从平方反比定律。
而且所得结果在当时的条件下十分精确。
现在人们公认的库伦定律是库伦于1785年发现的，1777年，库伦发明了电扭秤，用一根拉紧的细丝产生的转角量度电力的大小，他发现金属丝有抗扭转力，平衡时扭秤的称力与扭转角度成正比[2]。
1785年，库伦通过研究两个静止点电荷之间的相互作用后，发表了他的实验结果，即：在真空中，两个静止电荷之间的相互作用力的大小与这两个点电荷间距离的平方成反比，与两个电荷所带电量的乘积成正比，作用力的方向沿两点电荷的连线。
同号电荷相斥，异号电荷相吸，用公式可表示为这即是库仑定律的数学表达式，式中和是两个静止电荷的电量，r是从到的距离，k为比例系数，库伦定律成立的条件是真空和静止，真空条件是为了除去其它电荷的影响，静止条件是指两个电荷相对静止，且相对观察者静止[1]。
然而库伦发现，利用电扭秤测量电力还存在缺陷，于是1787年他又利用自己发明的电摆，再次测量电力，更加精确的得出结论：“正电与负电的相互吸引力，也与距离的平方成反比”。
物理学史
第三章电磁学的发展§3.1历史概述静磁现象和静电现象很早就受到人类注意。
公元前6、7世纪发现了磁石吸铁、磁石指南以及摩擦生电等现象。
系统地对这些现象进行研究则始于16世纪。
1600年英国医生吉尔伯特（WilliamGilbert，1544—1603）发表了《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》（De magnete， magneticisque corporibus et de magnomag nete tellure）。
他总结了前人对磁的研究，周密地讨论了地磁的性质，记载了大量实验，使磁学从经验转变为科学。
书中他也记载了电学方面的研究。
静电现象的研究要困难得多，因为一直没有找到恰当的方式来产生稳定的静电和对静电进行测量。
只有等到发明了摩擦起电机，才有可能对电现象进行系统的研究，这时人类才开始对电有初步认识。
1750年米切尔（John Michell，1724[？]—1793）提出磁极之间的作用力服从平方反比定律，1785年库仑（Charles Augustin Coulomb，1736—1806）公布了用扭秤实验得到电力的平方反比定律，使电学和磁学进入了定量研究的阶段。
1780年，伽伐尼（Aloisio Galvani， 1737—1798）发现动物电，1800年伏打（Alessandro Volta，1745—1827）发明电堆，使稳恒电流的产生有了可能，电学由静电走向动电，导致1820年奥斯特（Hans Christian Oersted，1777—1851）发现电流的磁效应。
于是，电学与磁学彼此隔绝的情况有了突破，开始了电磁学的新阶段。
在这以后，电磁学的发展势如破竹。
19世纪二、三十年代成了电磁学大发展的时期。
首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培（AndréMarie mperè，1775—1836），他在得知奥斯特发现之后，重复了奥斯特的实验，提出了右手定则，并用电流绕地球内部流动解释地磁的起因。
库仑平方反比定律的发现与验证
库仑平方反比定律的发现与验证
2011010974 李金阳 （清华大学电子系 无 111 班 山西临汾 041000）
【摘要】
本文简略陈述了对经典电磁学极其重要的，与电作用力的规律相关的库仑 平方反比定律的发现历程，并分析库仑能发现该定理的历史条件、时代背景、个 人原因。除此之外本文还分析了库仑定律对电磁学发展的重要影响，以及其局限 性。
【关键词】
库仑、库仑平方反比定律、电荷间相互作用、扭秤实验、牛顿万有引力定 律、超距作用
【正文】 一、历史条件及背景 （１）电荷的发现
人类对电的发现可以追溯到很久以前，大约在公元一世纪（东汉时期）中国 古籍《论衡》中就已经有关于静电现象的描述，如“顿牟掇芥”，即带电物体能 吸引轻小物体的现象。后来在１６世纪，随着工艺、航海、军工的发展，各位科 学家对电的研究也逐渐深入，其中有名的是法国科学家迪费发表论文《论电》， 其中表明自然界有两种不同的电荷；之后美国科学家富兰克林定义用丝绸摩擦过 的玻璃棒所带电荷为正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷为负电荷。人们还
（２）扭秤的出现
库仑早期从事的工程工作为他在力学上的研究积累了经验。1773 年，法国巴黎 科学院悬赏征求制造航海指南针中的磁针最佳方法的问题。库仑应征，并且与另
3
4 库仑平方反比定律的发现与验证
2011010974 李金阳
一人同享了头等奖。其获奖论文《关于制造此证的最优方法的研究》中认为磁针 支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细 头发丝或丝线悬挂磁针。而在研究中发现 线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关 系。1984 年 9 月 4 日，他在总结性论文 《关于扭力和金属丝弹性的理论和实验研 究》中提出了扭力定律，即扭转力矩与悬 丝的扭转角成正比，与悬丝直径的 4 次方 成正比，与悬丝的长度成反比。。经过研究， 他发明了扭秤（如图）。库仑扭秤的主要部分是一根金属细丝，上端固定，下端 悬有物体，在外力作用下物体转动，使金属丝发生扭转，测量出扭转角度，就可 以根据扭转定律算出外力。扭秤能以极高的精度测出非常小的力，因而可用于测 量电荷间的相互作用力的大小。
(完整版)库仑定律的创建与精确验证
量或模型，找出新的内容，正确表述）； 考察成立条件、适用范围、精度、理论地
位及现代含义等 。
1、库仑定律创建的基础
吉尔 伯特 区别 电和 磁两 类不 同的 现象
1746年马赛布洛克发明莱顿瓶
1769年Robison首先用直接测量 方法确定电力定律，得到两个 同号电荷的斥力
f ∝ r-2.06
▪ 两个异号电荷的引力比平方反比 的方次要小些。（研究结果直到 1801年发表才为世人所知）
库仑的扭称实验
1785 年 电 斥 力 扭 称 实验装置精巧、技 术高超。
数据只有几个，且 不准确（因为漏 电 ） ——Coulomb 定律不是大量精确 实验的总结。
设计实验——
Robison的实验
1769年设计的一个杠 杆装置，利用活动杆所 受重力和电力的平衡， 从支架的平衡角度求电 力与距离的关系。不过， 他的装置只适于对同性 电荷进行实验。电力与 两球距离的关系如果用 公式f∝1/r2＋ 表示， 他得到 δ=0.06。这个 δ就叫指数偏差。
Robison的杠杆实验
介绍库仑定律创建和精确验证 的历史过程
讨论从库仑定律创建的历史 过 程中我们可以获得哪些有益 的启示
一、库仑定律创建
以库仑定律为例说明：
一个物理定律的建立本身就是物理学 取得很大进展的标志
物理定律具有丰富、深刻的内涵和外 延
对于基本定律，我们究竟从那些方面 考察？
物理定律建立的一般过程
1744年Franklin观
看Spencer博士的电 学演示实验，对电产 生了兴趣。
1745年彼得发给他一 个“电子管”作为奖 品，自此开始了对电 的严谨而又有趣的研 究
物理学史电磁学部分名人简介
物理学史电磁学部分名人简介
(1)库仑：法国科学家，利用库仑扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量．
(2)密立根：美国科学家，利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e.
(3)欧姆：德国物理学家，在实验研究的基础上，欧姆把电流与水流等比较，从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念，并确定了它们的关系——欧姆定律．
(4)奥斯特：丹麦科学家，通过试验发现了电流能产生磁场．
(5)安培：法国科学家，提出了著名的分子电流假说，总结出了右手螺旋定则和左手定则．安培在电磁学中的成就很多，被誉为“电学中的牛顿”．
(6)劳伦斯：美国科学家，发明了“回旋加速器”，使人类在获得高能粒子方面迈进了一步．
(7)法拉第：英国科学家，发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电磁场及磁感线、电场线的概念．
(8)楞次：俄国科学家，概括试验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律．。
库仑定律发展
库仑定律发展
库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，是电磁学和电磁场理论的基本定律之一，也是物理学的基本定律之一。
因此，电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。
库仑定律的常见表述是：真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸。
库仑定律是法国物理学家库仑于1785年通过扭秤实验得出的。
他使用扭秤测量了作用力，但当时的实验精度不高。
通过间接的方法，可以检验平方反比律中指数2的精确程度。
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3.3库仑定律的发现和验证库仑定律是电磁学的基本定律之一。
它的建立既是实验经验的总结，也是理论研究的成果。
特别是力学中引力理论的发展，为静电学和静磁学提供了理论武器，使电磁学少走了许多弯路，直接形成了严密的定量规律。
从库仑定律的发现可以获得许多启示，对阐明物理学发展中理论和实验的关系，了解物理学的研究方法均会有所裨益。
3.3.1从万有引力得到的启示18世纪中叶，牛顿力学已经取得辉煌胜利，人们借助于万有引力的规律，对电力和磁力作了种种猜测。
德国柏林科学院院士爱皮努斯（F.U.T.Aepinus，1724—1802）1759年对电力作了研究。
他在书中假设电荷之间的斥力和吸力随带电物体的距离的减少而增大，于是对静电感应现象作出了更完善的解释。
不过，他并没有实际测量电荷间的作用力，因而只是一种猜测。
1760年，D.伯努利首先猜测电力会不会也跟万有引力一样，服从平方反比定律。
他的想法显然有一定的代表性，因为平方反比定律在牛顿的形而上学自然观中是很自然的观念，如果不是平方反比，牛顿力学的空间概念就要重新修改：：。
富兰克林的空罐实验（也叫冰桶实验）对电力规律有重要启示。
1755年，他在给兰宁（JohnLining）的信中，提到过这样的实验：：“我把一只品脱银罐放在电支架（按：即绝缘支架）上，使它带电，用丝线吊着一个直径约为1英寸的木椭球，放进银罐中，直到触及罐的底部，但是，当取出时，却没有发现接触使它带电，象从外部接触的那样。
”富兰克林的这封信不久跟其他有关天电和尖端放电等问题的信件，被人们整理公开发表流传甚广，很多人都知道这个空罐实验，不过也和富兰克林一样，不知如何解释这一实验现象。
富兰克林有一位英国友人，名叫普利斯特利（Joseph Priest－ley，1733—1804），是化学家，对电学也很有研究。
富兰克林写信告诉他这个实验并向他求教。
普利斯特利专门重复了这个实验，在1767年的《电学历史和现状及其原始实验》一书中他写道①：“难道我们就不可以从这个实验得出结论：电的吸引与万有引力服从同一定律，即距离的平方，因为很容易证明，假如地球是一个球壳，在壳内的物体受到一边的吸引作用，决不会大于另一边的吸引。
”普利斯特利的这一结论不是凭空想出来的，因为牛顿早在1687年就证明过，如果万有引力服从平方反比定律，则均匀的物质球壳对壳内物体应无作用。
他在《自然哲学的数学原理》第一篇第十二章《球体的吸力》一开头提出的命题，内容是：“设对球面上每个点都有相等的向心力，随距离的平方减小，在球面内的粒子将不会被这些力吸引。
”牛顿用图3－1作出证明，他写道②：“设HIKL为该球面，P为置于其中的一粒子，经P作两根线HK和IL，截出两段甚小的弧HI、KL；由于三角形HPI与LPK是相似的，所以这一段弧正比于距离HP，LP；球面上任何在HI和KL的粒子，终止于经过P的直线，将随这些距离的平方①而定。
所以这些粒子对物体P的力彼此相等。
因为力的方向指向粒子，并与距离的平方成反比。
而这两个比例相等，为1∶1。
因此引力相等而作用在相反的方向，互相破坏。
根据同样的理由，整个球面的所有吸引力都被对方的吸引力破坏。
于是物体P绝不会被这些吸引力推动。
Q.E.D.”牛顿的论述是众所周知的。
显然，读过牛顿著作的人都可能推想到，凡是遵守平方反比定律的物理量都应遵守这一论断。
换句话说，凡是表现这种特性的作用力都应服从平方反比定律。
这就是普利斯特利从牛顿著作中得到的启示。
不过，普利斯特利的结论并没有得到科学界的普遍重视，因为他并没有特别明确地进行论证，仍然停留在猜测的阶段，一直拖了18年，才由库仑正式提出。
在这中间有两个人曾作过定量的实验研究，并得到明确的结论。
可惜，都因没有及时发表而未对科学的发展起到应有的推动作用。
一位是苏格兰的罗比逊（John Robison）。
他注意到1759年爱皮努斯那本用拉丁文写的书，对爱皮努斯的猜测很感兴趣，就设计了一个杠杆装置，如图3－2。
装置很精巧，利用活动杆所受重力和电力的平衡，从支架的平衡角度求电力与距离的关系。
不过，他的装置只适于对同性电荷进行实验。
电力与两球距离的关系如果用数偏大的原因应归于实验误差，由此得出结论，正如爱皮努斯的推测，电力服从平方反比定律。
另一位是卡文迪什（HenryCavendish，1731—1810）。
他在1773年用两个同心金属壳作实验，如图3－3。
外球壳由两个半球装置而成，两半球合起来正好形成内球的同心球。
卡文迪什这样描述他的装置①：“我取一个直径为12.1英寸的球，用一根实心的玻璃棒穿过中心当作轴，并覆盖以封蜡。
……然后把这个球封我用一根导线将莱顿瓶的正极接到半球，使半球带电。
”卡文迪什通过一根导线将内外球联在一起，外球壳带电后，取走导线，打开外球壳，用木髓球验电器试验内球是否带电。
结果发现木髓球验电器没有指示，证明内球没有带电，电荷完全分布在外球上。
卡文迪什将这个实验重复了多次，确定电力服从平方反比定律，指数偏差不超过0.02。
卡文迪什这个实验的设计相当巧妙。
他用的是当年最原始的电测仪器，却获得了相当可靠而且精确的结果。
他成功的关键在于掌握了牛顿万有引力定律这一理论武器，通过数学处理，将直接测量变为间接测量，并且用上了示零法精确地判断结果，从而得到了电力的平方反比定律。
卡文迪什为什么要做这个实验呢？话还要从牛顿那里说起。
牛顿在研究万有引力的同时，还对自然界其他的力感兴趣。
他把当时已知的三种力——重力、磁力和电力放在一起考虑，认为都是在可感觉的距离内作用的力，他称之为长程力（long－rangeforce）。
他企图找到另外两种力的规律，但都未能如愿。
磁力实验的结果不够精确。
他在《原理》的第三篇中写道①：“重力与磁力的性质不同。
……磁力不与所吸引的物质的量成比例。
……就其与距离的关系，并不是随距离的平方而是随其三次方减小。
这是我用粗略的试验所测的结果。
”至于电力，他也做过实验，但带电的纸片运动太不规则，很难显示电力的性质。
在长程力之外，他认为还有另一种力，叫短程力（short－rangeforce）。
他在做光学实验时，就想找到光和物质之间的作用力（短程力）的规律，没有实现。
他甚至认为还有一些其他的短程力，相当于诸如聚合、发酵等现象。
3.3.2卡文迪什和米切尔的工作牛顿的思想在卡文迪什和另一位英国科学家米切尔的活动中得到了体现。
米切尔是天文学家，也对牛顿的力学感兴趣。
在1751年发表的短文《论人工磁铁》中，他写道①：“每一磁极吸引或排斥，在每个方向，在相等距离其吸力或斥力都精确相等……按磁极的距离的平方的增加而减少，”他还说：“这一结论是从我自己做的和我看到别人做的一些实验推出来的。
……但我不敢确定就是这样，我还没有做足够的实验，还不足以精确地做出定论。
”既然实验的根据不足，为什么还肯定磁力是按距离的平方成反比地减少呢？甚至这个距离还明确地规定是磁极的距离，可是磁极的位置又是如何确定的呢？显然，是因为米切尔先已有了平方反比的模式。
在米切尔之前确有许多人步牛顿的后尘研究磁力的规律，例如：哈雷（1687年）、豪克斯比、马森布洛克等人都做过这方面的工作，几乎连绵百余年，但都没有取得判决性的结果。
米切尔推断磁力平方反比定律的结论可以说是牛顿长程力思想的胜利，把引力和磁力归于同一形式，促使人们更积极地去思考电力的规律性。
米切尔和卡文迪什都是英国剑桥大学的成员，在他们中间有深厚的友谊和共同的信念。
米切尔得知库仑发明扭秤后，曾建议卡文迪什用类似的方法测试万有引力。
这项工作使卡文迪什后来成了第一位直接测定引力常数的实验者。
正是由于米切尔的鼓励，卡文迪什做了同心球的实验。
但是卡文迪什的同心球实验结果和他自己的许多看法，却没有公开发表。
直到19世纪中叶，开尔文（即W.汤姆生）发现卡文迪什的手稿中有圆盘和同半径的圆球所带电荷的正确比值，才注意到这些手稿的价值，经他催促，才于1879年由麦克斯韦整理发表。
卡文迪什的许多重要发现竟埋藏了一百年之久。
对此，麦克斯韦写道①：“这些关于数学和电学实验的手稿近20捆，”其中“物体上电荷（分布）的实验，卡文迪什早就写好了详细的叙述，并且费了很大气力书写得十分工整（就象要拿出去发表的样子），而且所有这些工作在1774年以前就已完成，但卡文迪什（并不急于发表）仍是兢兢业业地继续做电学实验，直到1810年去世时，手稿仍在他自己身边。
”卡文迪什出生于贵族家庭，家产厚禄，他都没有兴趣，一心倾注在科学研究之中。
早年攻化学和热学，发现氢氧化合成水。
他后来做的电学实验有：电阻测量，比欧姆早几十年得到欧姆定律；研究电容的性质和介质的介电常数，引出了电位的概念；他发现金属的温度越高，导电能力越弱，等等。
他的同心球实验比库仑用扭秤测电力的实验早11年，而且结果比库仑精确。
对于卡文迪什把全付心身倾注在科学研究工作上的这种精神，麦克斯韦写道②：“卡文迪什对研究的关心远甚于对发表著作的关心。
他宁愿挑起最繁重的研究工作，克服那些除他自己没有别人会重视甚至也没有别人知道的那些困难。
我们毋庸怀疑，他所期望的结果一旦获得成功，他会得到多么大的满足，但他并不因此而急于把自己的发现告诉别人，不象一般搞科研的人那样，总是要保证自己的成果得到发表。
卡文迪什把自己的研究成果捂得如此严实，以致于电学的历史失去了本来面目。
”卡文迪什性情孤僻，很少与人交往，唯独与米切尔来往密切，他们共同讨论，互相勉励。
米切尔当过卡文迪什的老师，为了“称衡”星体的重量，曾从事大量天文观测。
他们的共同理想是要把牛顿的引力思想从天体扩展到地球，进而扩展到磁力和电力。
米切尔发现了磁力的平方反比定律，但他没能完成测量电力和地球密度的目标。
卡文迪什正是为了实现米切尔和他自己的愿望而从事研究。
可以说，米切尔和卡文迪什是在牛顿的自然哲学的鼓舞下坚持工作的。
他们证实了磁力和电力这些长程力跟引力具有同一类型的规律后，并不认为达到了最终目标，还力图探求牛顿提出的短程力。
卡文迪什在他未发表的手稿中多处涉及动力学、热学和气体动力学，都是围绕着这个中心，只是没有明确地表达出来。
米切尔则把自己对短程力的普遍想法向普利斯特利透露过，在普利斯特利的著作——1772年发表的《光学史》一书中记述了米切尔的思想①。
3.3.3库仑的扭秤实验关于库仑发明扭秤，并用扭秤精确地测量电力和磁力的实验，已经在别的地方有详尽描述②，这里只想探讨一个问题，就是库仑是不是事先就有平方反比的思想框架？从史料中可以看到如下几点：1.库仑虽然直接测量了电荷之间作用力与距离的关系，但精确度毕竟有限，如果用平方反比关系表示，其指数偏差可达0.04。
如果库仑不呢？2.库仑并没有改变电量进行测量，而是说“假说的前一部分无需证明”，显然他是在模仿万有引力定律，认为电力分别与相互作用的两个电荷量成正比，就如同万有引力分别与相互作用的两个物体的质量成正比一样。