电荷与库仑定律

让我们来对发电的基础——电荷,进行深入解析。下面将从电荷的定义等基础知识开始,到利用库仑定律计算电荷量的方法,进行详细说明。

何谓电荷

电荷是指带电物体所具有的电量。电子多于质子时为-,电子少于质子时为+。电荷的符号为Q,单位以C(库仑)表示。将2个电荷量设为Q1、Q2,距离设为r[m],两个电荷间的作用力设为F[N]时,库仑定律如以下公式所示。

公式

在一般介质中,如下所示。(但,εs为介质的相对介电常数。)

公式

库仑定律

带电物体彼此靠近时,产生相同极性的静电会相互排斥,而相反极性的静电则相互吸引的作用力。
此时产生的电荷力被称为“库仑力”(单位为[N]),相应电荷量与力的关系,可通过“库仑定律”来表示。

公式

大小无法测量的极小物体带有的电荷称为点电荷,当在真空环境下电荷量Q[C]的点电荷A与电荷量Q’[C]的点电荷B靠近,距离为r[m]时,利用库仑定律计算静电力F,就会发现其与B和A的距离r[m]的平方成反比,且与A的电荷量和B的电荷量之积成正比。

作为比例常数,ε0是被称为真空介电常数(8.85 x 10-12[F/m]:法米)的常数。
此库仑力在2个电荷为相同极性时就是排斥力,极性相反时则是吸引力,用重力加速度9.8[m/s2]相除即可得到[kg]。

【例】

2个点电荷1[C]与-1[C]的距离为1[m]时的静电力(F)如公式所示。

据此计算,相当于约100万吨重的作用力,即,将100万吨的重物提起的力。因1库仑[C]的单位过大,实际上使用使1[m]的四方形高分子薄膜摩擦带电时的带电量,约为10-5[C]。

【库仑定律】

据传,古希腊哲学家泰勒斯(Thales BC.640-546年)发现了库仑定律,但是,将这个理论正式规定为定律的是库仑(1739-1806年),并于1785年发表。

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