A. 大學物理電磁學公式
大學物理電磁學公式:庫侖定律:F=q1q2r/(4лε。r^3)。電場強度:E=F/q。電勢差Uab=Ua-Ub等。
B. 庫侖定律的數學表達式
庫侖定律(Coulomb's law),法國物理學家查爾斯·庫侖於1785年發現,因而命名的一條物理學定律。庫侖定律是電學發展史上的第一個定量規律。因此,電學的研究從定性進入定量階段,是電學史中的一塊重要的里程碑。庫侖定律闡明,在真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與距離平方成反比,與電量乘積成正比,作用力的方向在它們的連線上,同名電荷相斥,異名電荷相吸。
中文名
庫倫定律
外文名
Coulombs law
表達式
F=KQ1.Q2/r²
提出者
查爾斯·庫侖
提出時間
1785
電場庫倫定律公式電勢庫侖定律內容左手定則法拉第電磁感應定律電場強度庫侖力公式物理平行四邊形定則電勢能
基本簡介
庫侖定律(Coulomb's law),法國物理學家查爾斯·庫侖於1785年發現,因而命名的一條物理學定律。庫侖定律是電學發展史上的第一個定量規律。因此,電學的研究從定性進入定量階段,是電學史中的一塊重要的里程碑。庫侖定律闡明,在真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力與距離平方成反比,與電量乘積成正比,作用力的方向在它們的連線上,同號電荷相斥,異號電荷相吸。
庫侖定律
庫侖定律的驗證
庫侖定律是1784--1785年間庫侖通過扭秤實驗總結出來的。扭秤的結構如下:在細金屬絲下懸掛一根秤桿,它的一端有一小球A,另一端有平衡體P,在A旁還置有另一與它一樣大小的固定小球B。為了研究帶電體之間的作用力,先使A、B各帶一定的電荷,這時秤桿會因A端受力而偏轉。轉動懸絲上端的懸鈕,使小球回到原來位置。這時懸絲的扭力矩等於施於小球A上電力的力矩。如果懸絲的扭力矩與扭轉角度之間的關系已事先校準、標定,則由旋鈕上指針轉過的角度讀數和已知的秤桿長度,可以得知在此距離下A、B之間的作用力。
庫侖定律
如何比較力的大小【通過懸絲扭轉的角度可以比較力的大小】
定律公式
COULOMB』S LAW
庫侖定律——描述靜止點電荷之間的相互作用力的規律。在真空中,點電荷 q1 對 q2的作用力為
F=k*(q1*q2)/r^2 (可結合萬有引力公式F=Gm1m2 /r^2來考慮)
其中:
r ——從 q1到 q2方向的矢徑 兩者之間的距離
k ——庫侖常數
上式表示:若 q1 與 q2 同號, F 12y沿 r 方向——斥力
若兩者異號, 則 F 12 沿 - r 方向——吸力.
顯然 q2 對 q1 的作用力
F21 = -F12 (1-2)
在MKSA單位制中
力 F 的單位: 牛頓(N)=千克· 米/秒2(kg·m/S2)(量綱:M LT - 2)
電量 q 的單位: 庫侖(C)
定義:當流過某曲面的電流1 安培時,每秒鍾所通過
的電量定義為 1 庫侖,即
1 庫侖(C)= 1 安培 ·秒(A · S) (量綱:IT)
比例常數 k = 1/4pe0 (1-3)=9.0x10^9牛 ·米2/庫2(N*m^2/C^2) k的單位還可表示成kg*(A^-2)*m^3*(s^-4)
e0 = 8.854 187 818(71)×10 -12 C^2/ N ·m^2( 通常表示為法拉/米 )
是真空介電常數 英文名稱:permittivity of vacuum
說明:又稱絕對介電常數。符號為εo。等於8.854187817×10^(-12)法/米。它是導自真空磁導率和光在真空中速度的一個無誤差常量。
物理意義
(1)描述點電荷之間的作用力,僅當帶電體的半徑遠小於兩者的平均距離,才可看成點電荷
(2)描述靜止電荷之間的作用力,當電荷存在相對運動時,庫侖力需要修正為電磁力(Lorentz力)。但實踐表明,只要電荷的相對運動速度遠小於光速c,庫侖定律給出的結果與實際情形很接近。
[例1-1] 比較氫原子中質子與電子的庫侖力和萬有引力(均為距離平方反比力)
據經典理論,基態氫原子中電子的「軌道」半徑 r ≈ 5.29×10 ^(-11) 米
核子的線度 ≤ 10^(-15) 米 ,電子的線度≤10^(-18)米,故兩者可看成 「點電荷」.
庫侖定律
兩者的電量 e ≈ ± 1. 60×10^(-19)庫侖 質量 mp ≈ 1.67×10^(-27)千克 me ≈ 9.11×10^(-31)千克
萬有引力常數 G ≈ 6.67 ×10^(-11) 牛 ·米2 /千克2
電子所受庫侖力 Fe =- e2r / 4pe0r3 電子所受引力 Fg= -Gmpmer /r3
兩者之比: Fe /Fg = e2 / 4pe0Gmpme ≈2.27 ×10 39 (1-6)
由此可見,電磁力在原子、分子結構中起決定性作用,這種作用力遠大於萬有引力引起的作用力,即可表述為質量對物體間的影響力遠小於電磁力的作用,並且有:電荷之間的作用力隨著電荷量的增大而增大,隨著距離的增大而減小。