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库仑定律的意思、库仑定律的详细解释

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库仑定律的解释

[Coulomb’s law] 在真空中沿两个点电荷(或两个磁极)之间的直线作用在电荷(或磁极)上的吸力或斥力正比于两电荷(或两磁极)强度之积、反比于两电荷(或两磁极)间距离的平方

词语分解

专业解析

库仑定律是电磁学领域描述静止点电荷间相互作用力的基础性规律,其核心定义为:真空中两个静止的点电荷之间的作用力大小与它们的电荷量乘积成正比,与两者距离的平方成反比,作用力方向沿二者连线方向。该定律由法国物理学家查尔斯·库仑于1785年通过扭秤实验首次定量验证,奠定了静电学研究的理论基础。

定律的数学表达式为:

$$

F = k_e frac{|q_1 q_2|}{r}

$$

其中,$F$为电荷间作用力(单位:牛顿),$q_1$、$q_2$为电荷量(单位:库仑),$r$为电荷间距(单位:米),$k_e$为真空中的库仑常数,其值为$8.9875 times 10 , text{N·m}/text{C}$。当两电荷同号时表现为斥力,异号时为引力。

库仑定律的适用条件包括:

  1. 点电荷:电荷尺寸远小于间距;
  2. 真空环境(或近似空气介质);
  3. 静止状态(不适用于运动电荷的磁场效应)。

该定律在工程领域具有广泛引用,例如电容器设计、静电场分析,并与万有引力定律共同构成平方反比律的典型范例。

参考资料:

网络扩展解释

库仑定律是描述两个静止点电荷之间相互作用力的基本电磁学定律,由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑于1785年通过实验提出。以下是其核心内容的详细解释:


1. 数学表达式

库仑定律的公式为: $$ F = frac{1}{4pivarepsilon_0} cdot frac{q_1 q_2}{r} $$ 其中:

方向性:力的方向沿两电荷连线,同性电荷相斥,异性电荷相吸。


2. 物理意义


3. 适用条件


4. 与万有引力的对比

特性 库仑力 万有引力
作用对象 电荷 质量
方向性 同性相斥,异性相吸 总是吸引
强度 远强于引力(约 (10^{39}) 倍) 较弱

5. 应用领域

库仑定律是静电学的基石,后续的电场理论(如高斯定律)均建立在此基础之上。其简洁的数学形式和普适性使其成为电磁学中最重要的定律之一。

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