库仑扭秤实验（探究力学的科学实验）

库仑扭秤实验（探究力学的科学实验）

库仑扭秤实验 （探究力学的科学实验） 次浏览 | 2022.07.10 20:12:39 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 库仑扭秤实验探究力学的科学实验

库仑扭秤实验，是库仑做的电力与磁力之间关系的一种科学实验。通过实验，库仑发现两磁铁之间的磁力与距离平方成反比的规律。

中文名

库仑扭秤实验

类别

一种科学实验

属于

库仑

发现

两磁铁磁力与距离平方成反比规律

发展历史库仑扭秤实验

库仑所做的发现电力与磁力的平方反比定律的实验。[1]1773-1777年间，库仑发明可精确测定微小力的扭秤。1785年用经改进的电扭秤发现，两电荷间的电力与它们各自电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。1787年又发现两磁铁之间的磁力与距离平方成反比的规律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，作用力的方向沿着这两个点电荷的联线,。公式：F=k*(q1*q2)/r^2。若在电介质中，则为F=k*(q1*q2)/εr^2(ε为介电常数)。与万有引力定律有神秘关联。

库仑定律的实验验证：库仑定律是1784--1785年间库仑通过纽秤实验总结出来的。纽秤的结构如下图。在细银丝下悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的小球A，另一端是一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡。为了研究带电体之间的作用力，把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近球A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，转动悬丝上端的悬钮，使小球回到原来位置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定，则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度，可以得知在此距离下A、B之间的作用力。库仑定律COULOMB LAW

内容库仑扭秤实验

库仑定律——描述真空中（干燥空气中近似适用）静止点电荷（或其一运动）之间的相互作用力的规律。真空中，点电荷q对q0的作用力为（1-1）其中，r——两点电荷之间的距离。r——从q到q0方向的矢径，=r/r是这方向的单位矢量k——静电力常量（k=9.0*10^9N*m^2/C^2）、（1-1）式表示：若q与q0同号，F10y沿r方向——斥力；

若两者异号，则F10沿-r方向——吸力.显然q0对q的作用力F01=-F10（1-2）在MKSA单位制中力F的单位：牛顿（N）=千克·米/秒2(kg·m/S2)（量纲：MLT-2）。

电量q的单位：库仑（C）。

定义：当流过某曲面的电流1安培时，每秒钟所通过的电量定义为1库仑，即1库仑（C）=1安培·秒（A·S）（量纲：IT）比例常数k=1/4pe0(1-3)e0=8.854187818(71)×10-12库2/牛·米2(通常表示为法拉/米)是真空介电常数（或称真空电容率），它与真空中光速c的关系为(1-4)C是一个基本的物理常数,m0为真空磁导率.现在（1-1）式写成（1-5）。

物理意义

(1)描述点电荷之间的作用力，仅当带电体的尺度远小于两者的平均距离，才可看成点电荷。

(2)描述静止电荷之间的作用力，当电荷存在相对运动时，库仑力需要修正为Lorentz力.但实践表明，只要电荷的相对运动速度远小于光速c，库仑定律给出的结果与实际情形很接近。

比较氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力（均为距离平方反比力）。

据经典理论，基态氢原子中电子的“轨道”半径r≈5.29×10-11米。

核和电子的线度≤10-15米,故两者可看成“点电荷”。

两者的电量e≈±1.60×10-19库仑质量mp≈1.67×10-27千克me≈9.11×10-31千克。

万有引力常数G≈6.67×10-11牛·米2/千克2。

电子所受库仑力Fe=-e2r/4pe0r3电子所受引力Fg=-Gmpmer/r3。

两者之比：Fe/Fg=e2/4pe0Gmpme≈2.27×1039（1-6）。

可见，电磁力在原子、分子结构中起决定性作用。

参考资料