電荷與電場
庫侖定律(Coulomb's law)
/ KOO-lom /
庫侖定律是描述兩個電荷之間互相推或拉有多強的規則。它對電學的作用,就如同牛頓的重力定律對質量的作用。它回答的問題是:若我知道兩個電荷以及它們相距多遠,它們之間的力究竟有多大、又指向哪個方向?
庫侖定律說:兩個點電荷之間的電力與兩電荷的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比:F = k q1 q2 / r^2。這裡 q1 與 q2 是以庫侖為單位的電荷,r 是它們的間距,k 是庫侖常數,約為 8.99 x 10^9 N m^2/C^2。力沿著兩電荷連線的方向:若電荷同號則互相推開,若異號則互相拉近。與重力一樣,它是平方反比定律,所以距離加倍,力就變為原來的四分之一。
這條定律是針對點電荷(小到可視為一點的電荷)陳述的,也是整個靜電學的起點。與重力相比它強得驚人:兩個質子之間的電斥力約為它們重力吸引的 10^36 倍。這正是物質靠電力維繫在一起的原因,也是為什麼只有在行星那樣巨大的尺度上重力才會勝出,因為在那裡正負電互相抵消,而質量只會不斷累加。
兩個各為 1 微庫侖的電荷相距 1 公分(0.01 m),受力 F =(8.99 x 10^9)(10^-6)(10^-6) /(0.01)^2 = 約 90 N,大約等於 9 公斤物體的重量,而這竟來自你連看都看不見的電荷。
即使是微庫侖等級的電荷,在小距離下也能施加很大的力。
庫侖定律按字面寫下的形式,只對點電荷精確成立(或依一條定理,對均勻帶電的球從外部來看也成立)。對於靠得很近又分布開來的電荷,你必須把各部分的貢獻一塊一塊加總起來。
又称
另见