庫倫定律怎麼用場去解釋?

曾經原來都是那麼虛偽

我們知道,同號電荷相互排斥,異號電荷相互吸引,兩個電荷之間的作用力稱為庫倫力,庫倫通過扭秤實驗得到了庫倫力的規律,即庫倫定律:

真空中兩個電電荷之間的作用力與二者電量的乘積成正比,與距離的平方成反比。作用力的方向在二者的連線上。公式

其中k是靜電力常量,是庫倫通過扭秤實驗得到的。

利用這套試驗裝置,兩個電荷之間的作用力會使得中線的懸絲偏轉,通過轉動的角度可以測定力的大小,這樣就能得到庫倫力的規律和靜電力常量。

關於電荷之間為什麼有作用力,早在庫倫定律發現之前物理學界就有很多爭論,比較著名的意見如:

牛頓學派認為:萬有引力和庫侖力都是超距作用力。


所謂超距作用,萬有引力和庫侖力的傳播不需要時間和空間,只要在宇宙中出現了兩個電荷,它們之間就會立刻發生相互作用。大家注意,牛頓學派和牛頓並不是一回事,牛頓本人對這個觀點並不認同,他認為這是“不可想象”的,但是他也想不出這種作用的原因究竟是什麼。

笛卡爾學派認為:萬有引力和庫侖力都是通過“以太”傳播的。


他們認為:以太是絕對參考系下的一種物質,看不見也摸不著,但是一直都存在於我們周圍。A電荷在以太之中,對以太產生擠壓,以太會把這種擠壓傳遞到B電荷處,並對B電荷產生力的作用。但是,隨著邁克爾孫-莫雷實驗宣告以太的死刑,這種說法也就徹底失敗了。

庫倫力的作用方式最終由科學家法拉第徹底解決。

法拉第認為:電荷之間的作用是通過電場傳播的。

電場是一種物質,看不見也摸不著,但是它的確存在。它的特點是:

  1. 電荷周圍產生電場

  2. 電場可以在真空中傳播

  3. 電場對放入其中的電荷有力的作用。


也就是說,A電荷首先在周圍空間產生電場,電場傳播到B電荷處,就會對B電荷有力的作用。反過來,B電荷也在空間中產生電場,電場會傳播到A電荷處,對A產生力的作用。

法拉第是非常具有創造力的科學家,他創造性的提出場的概念,並用電場線來描述場,這成為後來一百多年物理學研究的新方向。


對這個問題更深刻的解釋是由麥克斯韋做出的。麥克斯韋通過普遍的電磁學方程組,解釋了電場和磁場的關係和規律,並且指出變化的電磁場可以相互激發向遠處傳播,形成電磁波,從此經典電磁學大廈修建完畢。

綜上所述,庫侖力的作用方式是通過電場進行的。


李永樂老師

庫侖力在經典的電動力學裡我們認為是兩個帶電粒子各自激發的靜電場之間的相互作用,其實這個解釋也比較模糊,就像萬有引力一樣,兩個有質量的物體之間就有萬有引力,這更像是個現象不是理論。但是在場論裡我們把場之間的相互作用描述成粒子的交換,就庫倫力來說就是光子的交換。我們把光子看成電磁場的振動,作為媒介粒子傳遞電磁力。


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