库伦定律怎么用场去解释?

曾经原来都是那么虚伪

我们知道,同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引,两个电荷之间的作用力称为库伦力,库伦通过扭秤实验得到了库伦力的规律,即库伦定律:

真空中两个电电荷之间的作用力与二者电量的乘积成正比,与距离的平方成反比。作用力的方向在二者的连线上。公式

其中k是静电力常量,是库伦通过扭秤实验得到的。

利用这套试验装置,两个电荷之间的作用力会使得中线的悬丝偏转,通过转动的角度可以测定力的大小,这样就能得到库伦力的规律和静电力常量。

关于电荷之间为什么有作用力,早在库伦定律发现之前物理学界就有很多争论,比较著名的意见如:

牛顿学派认为:万有引力和库仑力都是超距作用力。


所谓超距作用,万有引力和库仑力的传播不需要时间和空间,只要在宇宙中出现了两个电荷,它们之间就会立刻发生相互作用。大家注意,牛顿学派和牛顿并不是一回事,牛顿本人对这个观点并不认同,他认为这是“不可想象”的,但是他也想不出这种作用的原因究竟是什么。

笛卡尔学派认为:万有引力和库仑力都是通过“以太”传播的。


他们认为:以太是绝对参考系下的一种物质,看不见也摸不着,但是一直都存在于我们周围。A电荷在以太之中,对以太产生挤压,以太会把这种挤压传递到B电荷处,并对B电荷产生力的作用。但是,随着迈克尔孙-莫雷实验宣告以太的死刑,这种说法也就彻底失败了。

库伦力的作用方式最终由科学家法拉第彻底解决。

法拉第认为:电荷之间的作用是通过电场传播的。

电场是一种物质,看不见也摸不着,但是它的确存在。它的特点是:

  1. 电荷周围产生电场

  2. 电场可以在真空中传播

  3. 电场对放入其中的电荷有力的作用。


也就是说,A电荷首先在周围空间产生电场,电场传播到B电荷处,就会对B电荷有力的作用。反过来,B电荷也在空间中产生电场,电场会传播到A电荷处,对A产生力的作用。

法拉第是非常具有创造力的科学家,他创造性的提出场的概念,并用电场线来描述场,这成为后来一百多年物理学研究的新方向。


对这个问题更深刻的解释是由麦克斯韦做出的。麦克斯韦通过普遍的电磁学方程组,解释了电场和磁场的关系和规律,并且指出变化的电磁场可以相互激发向远处传播,形成电磁波,从此经典电磁学大厦修建完毕。

综上所述,库仑力的作用方式是通过电场进行的。


李永乐老师

库仑力在经典的电动力学里我们认为是两个带电粒子各自激发的静电场之间的相互作用,其实这个解释也比较模糊,就像万有引力一样,两个有质量的物体之间就有万有引力,这更像是个现象不是理论。但是在场论里我们把场之间的相互作用描述成粒子的交换,就库伦力来说就是光子的交换。我们把光子看成电磁场的振动,作为媒介粒子传递电磁力。


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