發展歷史

庫侖定律的實驗驗證:庫侖定律是1784--1785年間庫侖通過紐秤實驗總結出來的。紐秤的結構如下圖。在細銀絲下懸掛一根絕緣棒,棒的一端是一個帶電的小球A,另一端是一個不帶電的球B,B與A所受的重力平衡。為了研究帶電體之間的作用力,把另一個帶電的金屬球C插入容器並使它靠近球A時,A和C之間的作用力使懸絲扭轉,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係已事先校準、標定,則由鏇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COULOMB LAW
內容

若兩者異號,則F10沿-r方向——吸力.顯然q0對q的作用力F01=-F10(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:MLT-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,每秒鐘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)e0=8.854187818(71)×10-12庫2/牛·米2(通常表示為法拉/米)是真空介電常數(或稱真空電容率),它與真空中光速c的關係為(1-4)C是一個基本的物理常數,m0為真空磁導率.現在(1-1)式寫成(1-5)。
物理意義

(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。
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。
核和電子的線度≤10-15米,故兩者可看成“點電荷”。
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≈2.27×1039(1-6)。
可見,電磁力在原子、分子結構中起決定性作用。