库仑定律解析

库仑(C.A.Coulomb17361806）

法国物理学家，1785年通过扭秤实验直接测定两个带电球体之间的相互作用的电力，库仑在实验的基础上提出了两个点电荷之间相互作用的规律，库仑定律,使电磁学的研究从定性进入定量阶段.电荷的单位库仑以他的姓氏命名.SI制一点电荷模型二库仑定律（为真空电容率）

令库仑定律：真空中，两个静止点电荷间相互作用力，其大小与这两个电荷所带的电荷量q1和q2的乘积成正比，而与它们之间的距离r12（或r21）的平方成反比，作用力的方向沿两个点电荷的连线，同号相斥，异号相吸。单位制有理化表示单位矢量由施力者指向受力者方向。

点电荷处于静止或低速，牛二及其所导出结论，适用于有库仑力作用的情形。库仑力遵守牛顿第三定律，适用于点电荷，其本身的线度与两个带电体之间的距离相比可忽略。

库仑力具有矢量性、独立性、叠加性q0q1q2r02F2r01F1F静电力叠加原理：当空间有两个以上的点电荷时，作用在某一点电荷上的总静电力等于其他各点电荷单独存在时对该点电荷所施静电力的矢量和。库仑定律只适用于点电荷，欲求带电体之间的相互作用力，可将带电体看做是由许多电荷元组成的，电荷元之间的静电力由库仑定律求得，最后由静电力的叠加原理求出两带电体之间的总静电力。库仑力的作用是通过电场来实现的。物质:固液气、等离子态、中子态、反物质、真空态。等离子态：一个中性原子分解成几个电子和正离子的过程为电离。在几千度的高温下，气体中几乎所有的原子都电离成正离子和电子，这种由高速运动着的正离子和电子组成的物质称为等离子体或等离子态。电弧、日光灯里的发光气体、宇宙中的绝大部分物质都是等离子态；等离子态中电磁力起主要作用，有很好的导电性、温度和流动性；工业上用于焊接、切割、喷涂、炼钢，医学上用于作手术刀。中子态：由中子组成的聚集态。宇宙中很多恒星温度很高，自行发光，发光的能量来自其内部发生热核反应；在反应过程中，高温的等离子态的气体压力和所发出的光辐射压力指向外部，使恒星膨胀；但恒星内部物质的对外层物质的万有引力，却产生巨大的向内压力，又促使体积减小；当两种力平衡时，恒星体积不变，目前太阳处于这种平衡态。当恒星热核反应随着核燃料逐渐烧完而减弱时，向外的辐射压力将越来越小，恒星内的粒子在向内的引力作用下越挤越紧，致使电子完全被挤进原子核中，与质子结合成中子。中子星密度极高，黄豆粒大小的中子态物质有几千万吨，中子态为超固态。中子星继续塌陷，异常致密，引力大到使任何物质掉进去都不能再出来的程度，甚至连它自己发的光也不能向外传出，成为黑洞。反物质：设想由反原子核（反质子和中子）和正电子组成。已发现反粒子，如反质子、负超子(王淦昌）、正电子；利用高能加速器在核反应中制造出反氘核和反氚核。中空态:物质能量的基态或最低态，是各种场的出发点。对于电子场，中空就是正能级中没有电子而所有负能级都被电子所充满的未被激发的基态。物质按形态又可分为：实物和场；性质：具有质量和能量；对其它物质有力的作用，具有对其它物质做功的本领。不同：不集中很小的区域，弥漫于较大的空间，并以波动形式运动。解例1在氢原子内,电子和质子的间距为

.求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.（微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.）

可见在原子中,电子和质子之间的静电力远比万有引力大,故在处理电子和质子之间的相互作用时,只需考虑静电力,万有引力可以略去不计.而在原子结合成分子,原子或分子组成液体或固体时,它们的结合力在本质上也都属于电性力.例2

设原子核中的两个质子相距4.0×10-15m,求此两个质子之间的静电力.

可见,在原子核内质子间的斥力是很大的。质子之所以能结合在一起组成原子核,是由于核内除了有这种斥力外还存在着远比斥力为强的引力_____