库仑定律ていりつ

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重定しげさだこう库仑常数じょうすう
查尔斯·库仑てき肖像しょうぞう
ざい這篇文章ぶんしょう內,むかいりょうあずか标量分別ふんべつようからだあずか斜體しゃたい顯示けんじれい如,位置いちこうりょうどおり常用じょうよう 表示ひょうじ;而其大小だいしょうそくよう らい表示ひょうじけんけん變數へんすうある變數へんすうてき標記ひょうきてきめんぼつゆうたん撇號「」;げん變數へんすうてき標記ひょうきてきめんゆうたん撇號「」。

库仑定律ていりつ(Coulomb's law)为ほうこく物理ぶつりがく查尔斯·库仑於1785ねん发现てき物理ぶつりがく定律ていりつ;库仑证明两带电体间有相互そうご作用さようりょく,且其定量ていりょう关系かたほど表示ひょうじ。库仑定律ていりつ电学发展史上しじょうてきだい一个定量规律,电学てき研究けんきゅう从此よし定性ていせい进入定量ていりょう阶段,电学史上しじょう重要じゅうよう里程りてい

くら定律ていりつ表明ひょうめいざい真空しんくうちゅう两个静止せいしてん电荷これ间的相互そうご作用さようりょくあずか两电距离てき平方ひらかたしげるはん,且与两电电量てきじょう积成せい作用さようりょく方向ほうこうざい它们てき连线じょうどうごう电荷しょう斥,异号电荷しょう吸。库仑定律ていりつてきしるべりょう形式けいしき表示ひょうじため

其中,作用さようりょくこれくら侖常すうあずかため兩個りゃんこたいゆう正負せいふごうてき電荷でんか兩個りゃんこ電荷でんか彼此ひしあいだてき距離きょり

ざい真空しんくうちゅうくらりん定律ていりつ以表たちため

其中,ため真空しんくうてきでんようりつ

发现过程及地[编辑]

库仑扭秤torsion balanceしめせ意圖いとくら使用しよう扭秤らい測量そくりょう兩個りゃんこてん電荷でんか彼此ひし互相作用さようてきせい電力でんりょくいん發現はつげん定律ていりつ

はやざい1760ねんたんなんじ·はくつとむ就曾懷疑かいぎせいでんてき吸引きゅういん行為こうい遵循平方へいほうはん比定ひていりつ[1]:51

1766ねんえいかく化学かがく和物あえもの理学りがく约瑟おっと·斯特さとおさむいたこうともはん杰明·とみ兰克りん來信らいしん告知こくちてきいちこうしん發現はつげんはた軟木ふさがたまおけにゅう帶電たいでん金屬きんぞくはい內部,軟木ふさがたまかい出現しゅつげんにんなん異樣いよう行為こういとみらんかつりん希望きぼう斯特さと重複じゅうふく做這實驗じっけん以檢ためし事實じじつ正確せいかくよし此,ひろしとぎ斯特さと設計せっけいなみ完成かんせいりょういち實驗じっけん,該實驗じっけん顯示けんじ帶電たいでんそらこころ金屬きんぞく容器ようきてき內部表面ひょうめんなみおびゆうにんなん電荷でんか測量そくりょう不出ふしゅつにんなんせい電力でんりょく於是ざい隔年かくねん發布はっぷ推論すいろん,电荷间的相互そうご作用さようりょく具有ぐゆう类似于万有引力的平方反比形式,這是いんためかりわか地球ちきゅうてき形狀けいじょういちそらしんだまからのりざい其內てき物體ぶったいかいかん受到一邊的吸引力強過於另一邊地吸引力。[2]:731-733[3]:99-100

苏格兰物理学りがく约翰·罗比逊於1769ねんくびどおり过实验直接ちょくせつ觀測かんそくいた,两个带电球体きゅうたい彼此ひし间作よう於對かたてき物理ぶつり行為こうい发现,两个带电球体きゅうたい间的作用さようりょくあずか它们间距离的2.06かたなりはん。很可惜的,罗比逊並察覺這發現はつげんてき重要じゅうようせい[3]:100-101

1770年代ねんだい早期そうき著名ちょめい英国えいこく物理ぶつりがくとおる·卡文すすむつう过巧みょうてき实验,とくりょう带电たい间的作用さようりょく赖于带电りょうあずか距离,并得しずか电力あずか距离てきつぎかたなりはんただ卡文すすむ什没ゆう公布こうふ这个结果。[4]

きさきらいむぎかつ斯韦利用りようあずか卡文すすむ什类てき方法ほうほうとくしずか电力あずか距离てきつぎかたなりはんてき结果。[4]

库仑定律ていりつ电学てき基本きほん定律ていりつ,其中平方へいほうはん关系せい成立せいりつゆう重要じゅうよう,而根すえ现代量子りょうし场论,せい电力てき平方へいほうはん关系あずか光子こうしてきせい质量せい确为れいそう关的,所以ゆえん,对静电力てき平方へいほうはん关系てきせい确验证,关系现代物理ぶつりがく基本きほん论的もと础。とうぜん对库仑定律ていりつ平方へいほうはん关系てき验证越来ごえくこしきよし确,如1971ねん进行てきいち实验,给出库仑定律ていりつ与平よへいかたはん关系てき偏差へんさしょう[5]

标量形式けいしき[编辑]

该图描述りょう库仑定律ていりつてき基本きほん原理げんりどうごう电荷相互そうご排斥はいせき,异号电荷相互そうご吸引きゅういん

くら定律ていりつてき純量じゅんりょう形式けいしきただ描述兩個りゃんこてん電荷でんか彼此ひし相互そうご作用さようてきせい電力でんりょくてき大小だいしょういち个電りょうためまとてん電荷でんか作用さよう於另いちでんりょうためまとてん電荷でんか,其静電力でんりょくてき大小だいしょう以用方程式ほうていしきひょうたちため

其中,兩個りゃんこてん電荷でんかあいだてき距離きょりこれくら侖常すう[6]

くら侖常すうあずか空電くうでんようりつてき關係かんけい方程式ほうていしきため

せい值的表示ひょうじ排斥はいせきりょく;而負值則表示ひょうじ牽引けんいんりょく[6]

採用さいよう國際こくさい單位たんいせい空電くうでんようりつてき值是 F·m−1[7]採用さいようりんまい-かつ-びょうせい單位たんい電荷でんかesu),またたたえためしずかstatcoulomb),定義ていぎため使侖常すうため1てきすう值。

くら定律ていりつてき純量じゅんりょう公式こうしき表明ひょうめい力量りきりょうてき大小だいしょうちょく接地せっちあずか兩個りゃんこてん電荷でんかてきでんりょうなりせいまたあずか兩個りゃんこてん電荷でんかあいだ距離きょりてき平方ひらかたしげるはん根據こんきょ實驗じっけんすうよりどころ距離きょりてき指數しすうあずかてき偏差へんさていじゅうおくふんいち[8]

むかいりょう形式けいしき[编辑]

きゅう兩個りゃんこでんりょう分別ふんべつため位置いち分別ふんべつためまとてん電荷でんかためりょうよういたてん電荷でんか作用さよう於點電荷でんかてき力量りきりょうてき大小だいしょうあずか方向ほうこう必須ひっす使用しよう定律ていりつてきむこうりょう形式けいしき

かりわか兩個りゃんこてん電荷でんか同性どうせい電荷でんかてき正負せいふごうしょうどう),のり其電量的りょうてきじょうせき是正ぜせい值,兩個りゃんこてん電荷でんか互相排斥はいせきはんこれかりわか兩個りゃんこてん電荷でんか異性いせい電荷でんかてき正負せいふごう相反あいはん),のり其電量的りょうてきじょうせき值,兩個りゃんこてん電荷でんか互相吸引きゅういん

電場でんじょう[编辑]

根據こんきょろう侖茲りょく定律ていりつ

其中,ろう侖茲りょく電場でんじょう電荷でんかてき運動うんどう速度そくど磁場じば

假設かせつ電荷でんか靜止せいし不動ふどう

のり

所以ゆえんいちでんりょうため位置いちためまとてん電荷でんか所產しょさんせいてき電場でんじょうざい位置いちため

かりわか電荷でんか是正ぜせい值,電場でんじょうてき方向ほうこうしたがえてん電荷でんか以徑こうちょうがい指出さしでかりわか值,のり電場でんじょうてき方向ほうこうはん方向ほうこう電場でんじょうてき單位たんいV/mあるN/C

離散りさん電荷でんか系統けいとう[编辑]

ゆかりてん電荷でんかしょ組成そせいてきいち系統けいとう,其作よういちでんりょうため位置いちためてきけんけん電荷でんかてきせい電力でんりょく以用たたみ原理げんりらい計算けいさん

其中,分別ふんべつだいてん電荷でんかてきでんりょう位置いち

連續れんぞく電荷でんかぶん[编辑]

たいいち連續れんぞく電荷でんかぶん佈,わが們可以將ごと一個無窮小的空間元素視為一個電量為まとてん電荷でんか,做無げんもとめ。這程じょ等價とうか連續れんぞく電荷でんかぶん佈的區域くいき積分せきぶん

せん電荷でんかぶん佈(れい如,いち帶電たいでんてき直線ちょくせんてきでんりょうため

其中,てきせん電荷でんか密度みつどまい單位たんいちょう所帶じょたいてきでんりょう),いち無窮むきゅうしょうせん元素げんそ

表面ひょうめん電荷でんかぶん佈(れい如,りょう平行へいこう金屬きんぞくばんでん容器ようきてき一片いっぺん帶電たいでんてき金屬きんぞくばんてきでんりょうため

其中,まとめん電荷でんか密度みつどまい單位たんい面積めんせき所帶じょたいてきでんりょう),いち無窮むきゅうしょう面積めんせき元素げんそ

體積たいせき電荷でんかぶん佈(れい如,いち帶電たいでんてきえんだまてきでんりょうため

其中,てきからだ電荷でんか密度みつどまい單位たんい體積たいせき所帶じょたいてきでんりょう),いち無窮むきゅうしょう體積たいせき元素げんそ

作用さよういちでんりょうためてきけんけん電荷でんかてきせい電力でんりょく以表たちため

其中,けんけん電荷でんかてき位置いちてき無窮むきゅうしょう電荷でんか元素げんそ

しずかでん近似きんじ[编辑]

ざい上述じょうじゅつりょうたねひょうじゅつうらただゆうとうてん電荷でんかしょ固定こてい狀態じょうたいてき時候じこうくら定律ていりつざい完全かんぜん正確せいかくてきかりわかてん電荷でんかしょ緩慢かんまんてき運動うんどう狀態じょうたいのりただのうせつ定律ていりつ大概たいがい正確せいかく。這條件じょうけんたたえためしずかでん近似きんじとういくてん電荷でんかしょ於相たい運動うんどう狀態じょうたいてき時候じこう根據こんきょあいいん斯坦てき相對そうたいろんかいゆう磁場じばさんせい,這連帶地おびじ改變かいへんりょう作用さよう於點電荷でんかてき力量りきりょう

物理ぶつりりょうひょうかく[编辑]

くらいてき電荷でんか作用さよう於位於てき電荷でんか
電荷でんか性質せいしつ 關係かんけい 性質せいしつ
むかいりょう
作用さようりょく
電場でんじょう
關係かんけい
純量じゅんりょう
でんいきおいのう
でんぜい

まいり[编辑]

參考さんこう文獻ぶんけん[编辑]

  1. ^ Whittaker, E. T., A history of the theories of aether and electricity. Vol 1, Nelson, London, 1951 
  2. ^ Priestley, Joseph, The History and Present State of Electricity, with Original Experiments, London, England, 1775, May we not infer from this experiment, that the attraction of electricity is subject to the same laws with that of gravitation, and is therefore according to the squares of the distances; since it is easily demonstrated, that were the earth in the form of a shell, a body in the inside of it would not be attracted to one side more than another? 
  3. ^ 3.0 3.1 Robert S. Elliott. Electromagnetics: History, Theory, and Applications. 1999. ISBN 978-0-7803-5384-8. 
  4. ^ 4.0 4.1 James Maxwell, ed., The Electrical Researches of the Honourable Henry Cavendish...(Cambridge, England: Cambridge University Press, 1879), pages 104-113页面そん档备份そん互联网档あん): "Experiments on Electricity: Experimental determination of the law of electric force."
  5. ^ Williams, E. R.; J. E. Faller, H. A. Hill, New Experimental Test of Coulomb's Law: A Laboratory Upper Limit on the Photon Rest Mass, Physics Review Letters, 1971, 26 (12): 721–724, doi:10.1103/PhysRevLett.26.721 
  6. ^ 6.0 6.1 *たかしおさむしゅう州立しゅうりつ大學だいがくGeorgia State University線上せんじょう物理ぶつりもうぺーじくら侖常すう页面そん档备份そん互联网档あん
  7. ^ 美國びくに國家こっか標準ひょうじゅんあずか科技かぎ研究所けんきゅうじょもうぺーじ空電くうでんようりつ页面そん档备份そん互联网档あん
  8. ^ Williams, Faller, Hill, New Experimental Test of Coulomb's Law: A Laboratory Upper Limit on the Photon Rest Mass, 物理ぶつりほうしるべかん, 1971, 26: 721–724