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庫侖定律的意思、庫侖定律的詳細解釋

關鍵字:

庫侖定律的解釋

[Coulomb’s law] 在真空中沿兩個點電荷(或兩個磁極)之間的直線作用在電荷(或磁極)上的吸力或斥力正比于兩電荷(或兩磁極)強度之積、反比于兩電荷(或兩磁極)間距離的平方

詞語分解

專業解析

庫侖定律是電磁學領域描述靜止點電荷間相互作用力的基礎性規律,其核心定義為:真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力大小與它們的電荷量乘積成正比,與兩者距離的平方成反比,作用力方向沿二者連線方向。該定律由法國物理學家查爾斯·庫侖于1785年通過扭秤實驗首次定量驗證,奠定了靜電學研究的理論基礎。

定律的數學表達式為:

$$

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

$$

其中,$F$為電荷間作用力(單位:牛頓),$q_1$、$q_2$為電荷量(單位:庫侖),$r$為電荷間距(單位:米),$k_e$為真空中的庫侖常數,其值為$8.9875 times 10 , text{N·m}/text{C}$。當兩電荷同號時表現為斥力,異號時為引力。

庫侖定律的適用條件包括:

  1. 點電荷:電荷尺寸遠小于間距;
  2. 真空環境(或近似空氣介質);
  3. 靜止狀态(不適用于運動電荷的磁場效應)。

該定律在工程領域具有廣泛引用,例如電容器設計、靜電場分析,并與萬有引力定律共同構成平方反比律的典型範例。

參考資料:

網絡擴展解釋

庫侖定律是描述兩個靜止點電荷之間相互作用力的基本電磁學定律,由法國物理學家查爾斯·奧古斯丁·庫侖于1785年通過實驗提出。以下是其核心内容的詳細解釋:


1. 數學表達式

庫侖定律的公式為: $$ F = frac{1}{4pivarepsilon_0} cdot frac{q_1 q_2}{r} $$ 其中:

方向性:力的方向沿兩電荷連線,同性電荷相斥,異性電荷相吸。


2. 物理意義


3. 適用條件


4. 與萬有引力的對比

特性 庫侖力 萬有引力
作用對象 電荷 質量
方向性 同性相斥,異性相吸 總是吸引
強度 遠強于引力(約 (10^{39}) 倍) 較弱

5. 應用領域

庫侖定律是靜電學的基石,後續的電場理論(如高斯定律)均建立在此基礎之上。其簡潔的數學形式和普適性使其成為電磁學中最重要的定律之一。

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