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库仑定律

1785
  • Charles-Augustin de Coulomb
Antique electrostatic apparatus demonstrating Coulomb's Law in a vintage laboratory.

(图片仅供参考)

库仑定律量化了两个静止带电粒子间的静电力。该力与电荷量乘积成正比,与两者间距的平方成反比。计算公式为:F = k_e \frac{q_1 q_2}{r^2}。此力可表现为吸引力或排斥力。.

库仑定律是静电学的基本原理,其平方反比形式与牛顿万有引力定律相类似。 万有引力. 比例常数k_e约为8.987×10⁹ N·m²·C⁻²。 该常数常以真空电容率\varepsilon_0表示:k_e = 1/(4\pi\varepsilon_0)。电容率反映物质(或真空)传递电场的能力。该定律的矢量形式 [latex]\mathbf{F}_{12} = k_e \frac{q_1 q_2}{r_{12}^2} \hat{\mathbf{r}}_{12}[/latex],既给出了电荷[latex]q_1[/latex]对电荷[latex]q_2[/latex]施加的力大小,也指明了力作用的方向。.

这条定律是描述原子间相互作用的基础,因为带正电的原子核和带负电的电子之间的作用力就遵循这一原理。它也支撑着电场的概念:电荷 q 会在其周围空间产生电场 E,而置于该电场中的任何其他电荷 Q 都会受到力 F = Q E。虽然对于宏观距离和静电荷而言,这条定律非常精确,但在量子力学以及相对论效应显著的快速运动电荷的情况下,其经典形式需要进行修正。

UNESCO Nomenclature: 2205
- 电与磁

类型

物理法

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 发现电荷及其特性(吸引/排斥)
  • 亨利·卡文迪什的实验(未发表)
  • 约瑟夫·普利斯特里提出的电力的平方反比定律
  • 牛顿万有引力定律(作为数学类比)

应用程序

  • 静电
  • 电容器等电气元件的设计
  • 了解原子和分子键合
  • 粒子加速器
  • 喷墨打印机

专利:

NA

潜在创新理念

  • 基于静电吸引的自组装纳米材料
  • 具有动态力场成形的先进离子推进系统
  • 使用受控静电场进行非接触式物体操作
  • 使用带电板的大气水分收集系统
  • electrostatic dust mitigation for 太空探索 设备
  • 使用带电纳米粒子的靶向药物输送系统
  • 通过静电除尘实现高效空气过滤
  • 采用电粘附的新型触觉反馈设备
  • 从环境振动中收集静电能量
  • dynamic camouflage materials that change texture via electrostatic actuation
相关主题:库仑定律、静电学、电场力、点电荷、反平方定律、电场、电荷、介电常数、力、库仑。.

历史背景

库仑定律

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1738
1750
1785
1788
1800
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1757
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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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