A. 大学物理电磁学公式
大学物理电磁学公式:库仑定律:F=q1q2r/(4лε。r^3)。电场强度:E=F/q。电势差Uab=Ua-Ub等。
B. 库仑定律的数学表达式
库仑定律(Coulomb's law),法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现,因而命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。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。库仑定律阐明,在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比,与电量乘积成正比,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。
中文名
库伦定律
外文名
Coulombs law
表达式
F=KQ1.Q2/r²
提出者
查尔斯·库仑
提出时间
1785
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基本简介
库仑定律(Coulomb's law),法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现,因而命名的一条物理学定律。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。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。库仑定律阐明,在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比,与电量乘积成正比,作用力的方向在它们的连线上,同号电荷相斥,异号电荷相吸。
库仑定律
库仑定律的验证
库仑定律是1784--1785年间库仑通过扭秤实验总结出来的。扭秤的结构如下:在细金属丝下悬挂一根秤杆,它的一端有一小球A,另一端有平衡体P,在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。为了研究带电体之间的作用力,先使A、B各带一定的电荷,这时秤杆会因A端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮,使小球回到原来位置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定,则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度,可以得知在此距离下A、B之间的作用力。
库仑定律
如何比较力的大小【通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小】
定律公式
COULOMB’S LAW
库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律。在真空中,点电荷 q1 对 q2的作用力为
F=k*(q1*q2)/r^2 (可结合万有引力公式F=Gm1m2 /r^2来考虑)
其中:
r ——从 q1到 q2方向的矢径 两者之间的距离
k ——库仑常数
上式表示:若 q1 与 q2 同号, F 12y沿 r 方向——斥力
若两者异号, 则 F 12 沿 - r 方向——吸力.
显然 q2 对 q1 的作用力
F21 = -F12 (1-2)
在MKSA单位制中
力 F 的单位: 牛顿(N)=千克· 米/秒2(kg·m/S2)(量纲:M LT - 2)
电量 q 的单位: 库仑(C)
定义:当流过某曲面的电流1 安培时,每秒钟所通过
的电量定义为 1 库仑,即
1 库仑(C)= 1 安培 ·秒(A · S) (量纲:IT)
比例常数 k = 1/4pe0 (1-3)=9.0x10^9牛 ·米2/库2(N*m^2/C^2) k的单位还可表示成kg*(A^-2)*m^3*(s^-4)
e0 = 8.854 187 818(71)×10 -12 C^2/ N ·m^2( 通常表示为法拉/米 )
是真空介电常数 英文名称:permittivity of vacuum
说明:又称绝对介电常数。符号为εo。等于8.854187817×10^(-12)法/米。它是导自真空磁导率和光在真空中速度的一个无误差常量。
物理意义
(1)描述点电荷之间的作用力,仅当带电体的半径远小于两者的平均距离,才可看成点电荷
(2)描述静止电荷之间的作用力,当电荷存在相对运动时,库仑力需要修正为电磁力(Lorentz力)。但实践表明,只要电荷的相对运动速度远小于光速c,库仑定律给出的结果与实际情形很接近。
[例1-1] 比较氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力(均为距离平方反比力)
据经典理论,基态氢原子中电子的“轨道”半径 r ≈ 5.29×10 ^(-11) 米
核子的线度 ≤ 10^(-15) 米 ,电子的线度≤10^(-18)米,故两者可看成 “点电荷”.
库仑定律
两者的电量 e ≈ ± 1. 60×10^(-19)库仑 质量 mp ≈ 1.67×10^(-27)千克 me ≈ 9.11×10^(-31)千克
万有引力常数 G ≈ 6.67 ×10^(-11) 牛 ·米2 /千克2
电子所受库仑力 Fe =- e2r / 4pe0r3 电子所受引力 Fg= -Gmpmer /r3
两者之比: Fe /Fg = e2 / 4pe0Gmpme ≈2.27 ×10 39 (1-6)
由此可见,电磁力在原子、分子结构中起决定性作用,这种作用力远大于万有引力引起的作用力,即可表述为质量对物体间的影响力远小于电磁力的作用,并且有:电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而减小。