库仑定律是静电学的基础，说明了 带电体的相互作用问题 原子结构，分子结构，固体、液体的结构 化学作用的微观本质 都与电磁力有关，其中主要部分是库仑力 静电场的性质
的 大量手稿，才将此结果公诸于世。
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5 、1785年Coulomb测出结果
a 、精度与十三年前Cavendish的实验精度相当 库仑是扭称专家; 电斥力——扭称实验，数据只有几个，且不准确（由于漏 电）——不是大量精确的实验；
b 、电引力——单摆实验得 c 、电引力单摆周期正比于距离 d 、与万有引力单摆周期类比，得
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4 、Cavendish实验
a 、1772年Cavendish遵循Priestel的思想设计了实验验证电力平 方反比律，如果实验测定带电的空腔导体的内表面确实没有电荷， 就可以确定电力定律是遵从平方反比律的即
f r 2 ±d
越小，内表面电荷越少
b 、他测出不大于 0.02（未发表，100年以 后Maxwell整理他
第一章 静电场的基本规律
§1－1 电荷 库仑定律
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一、对电荷的基本认识
1. 两种电荷：实验1----用毛皮或丝绸摩擦过的橡胶棒或玻璃 棒可吸引轻小物体（羽毛，头发）。
实验2---相互吸引，相互排斥
2. 导体：可传导电荷的物体（金属，电解液）
3. 绝缘体（电介质）：不能传导电荷的物体（橡胶，干燥的玻 璃棒）
c 、类比：电力与距离平方成反比（1766年做的实验，未被重视）
F引
1 r2
~
F电
1 r2
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3 、设计实验
a 、 1769年Robison首先用直接测量方法确定电力定 律，得到两个同
号电荷的斥力
f ~ r 2.06
b 、两个异号电荷的引力比平方反比的方次要小些。（研究结果直 到1801年发表才为世人所知）
4
二、组成宇宙万物的基本粒子分三类：
1. 1. 夸克和反夸克，以色和味来标记，它们是组成质 子、中子和所有强子的基本单元，已发现30种。
2. 轻子族：只参加弱相互作用，它们是电子，电子型 中微子等以及这些粒子的反粒子，共12种。
3. 媒介子：它们是传递相互作用的粒子。
相互作用有四种：万有引力，电磁作用，弱相互作用，强相互 作用。
1、提出问题
Franklin 首先发现金属小杯内的软木小球完全受杯上电荷的影响; 在Franklin的建议下，Priestel做了实验 ——提出问题
2、猜测答案
a 、现象与万有引力有相同规律
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b 、由牛顿力学可知：球壳对放置在壳外的物体有引力，而 放置在球壳内任何位置的物体受力为零。
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2. 点电荷模型
可抽象为一个几何点的带电体，它本身的几 何线度与它到其它带电体的距离相比小得多
以库仑定律为例说明： 一个物理定律建立本身就是物理学取得很大进展的 标志 物理定律具有丰富、深刻的内涵和外延 对于基本定律，我们究竟从那些方面考察？
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四.库仑定律的建立
4. 半导体：传导电荷的能力介于导体和绝缘体之间的物体，而 且电性质非常特殊的材料，对温度、光照、压力等外界条件 极为敏感。
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5.起电方式：摩擦起电和静电感应
6. 电荷守恒定律-物理学中普遍的基本定律
在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何 物理过程中保持不变。
7. 电荷量子化：密立跟实验（1906－1917年）
q•1
q•2
F12
F21
k
q1q2 r2
rˆ21
F12
国际单位制（SI）中：
F—牛顿（N） ，
qr——米库（仑m（）C），
实验定出： k = 8.988010 9 N·m2/C2
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五.库仑定律和万有引力定律的比较
相似性：形式相同 不同：(1)万有引力 , 只存在吸引力， 库仑力存在吸引力和排斥力
（2）在大质量物体之间 ，在很小的带电体之间
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适用范围和精度 基本实验规律。宏观、微观均适用；
原子核尺度——地球物理尺度 天体物理、空间物理
1013 cm ~ 109 cm
精度：Coulomb时16
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理论地位和现代含义
Q=Ne, e=1.6010-19C
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相互作用有四种：强相互作用，电磁作用，弱相互作用，万 有引力。
8. 基本粒子：
夸克带分数电荷，
1 e, 2 e
3
3
原子核
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质子 中子
上夸克（两个） 下夸克（一个）
上夸克（一个） 下夸克（两个）
夸克摸型，理论成立，但至 今在实验中未找到自由的夸 克。
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6 、数学表述：
F12
1
4 0
q1q2 r2
rˆ12
F21
1
4 0
q1q2 r2
rˆ21
F
q2
12
r
q1
rˆ
12
q1
F 21
q2 r
rˆ 21
F F 其中 ，表1示2 点电荷q1对点电荷q2的作用力， 表示点电荷q2对点电21荷q1
的作用力。
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r
F21
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三、 库仑定律（Coulombs law）
1. 库仑生平
1736年6月库仑生于法国的安古莱姆，先后就读马扎兰学院和法兰西 学院。1760年（24岁）又考入梅齐埃尔工兵学校，在此认识了地磁 学家波尔达( j.c.borda),在1764年~1781年（28~45岁）他一直以 工程师的身份在军队服役。1781年才在巴黎定居组织了家庭。在 1781年~1801年（45~65岁）共宣读了二十五篇论文，其中1785 年发表的第一篇“论电和磁”是关于扭力秤的论文，给出了测量静电 力的扭力秤的结构。另外还有七篇电学和磁学的论文，其余是关于土 木工程、机械力学和 摩擦研究的论文，这些论文均被法兰西物理学 会收集在《物理学论文集》中。1801年（65岁）他被当选为法兰西 研究院名誉主席。
T 2
L r~
Gm
F电
r 2d
,d
102
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e. 扭力秤的设计思想：
（1）结构； （2）测量方法（同性电荷， 异性电荷，类比法）
f.真空中，两个静止的点电荷之间相互作用力的大小，与它们的电量的 乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。静电作用力大小相等 而方向相反，并且沿着它们的联线；同号电荷相斥，异号电荷相吸。