文章简介:
库仑定律
库仑定律：是电磁场理论的基本定律之一。真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥，异名电荷相吸。公式：F=k*(q1*q2)/r^2 (中学在利用库仑定律表达式进行计算时即使碰到负电荷也带入电荷量的绝对值进行计算，斥力或引力计算完后根据电性判断。矢量运算正负电荷只需带入代数值即可。)
库仑定律成立的条件：1.真空中 2.静止 3.点电荷
（静止是在观测者的参考系中静止，中学计算一般不做要求）
库仑定律公式
COULOMB’S LAW
库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律库仑定律
真空中，点电荷 q1 对 q2的作用力为
F=k*(q1*q2)/r^2
其中：
r ——两者之间的距离
r ——从 q1到 q2方向的矢径
k ——库仑常数
上式表示：若 q1 与 q2 同号， F 12y沿 r 方向——斥力；
若两者异号， 则 F 12 沿 - r 方向——吸力.
显然 q2 对 q1 的作用力
F21 = -F12 （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 ：M LT - 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)=9.0x10^9牛 ·米2/库2
e0 = 8.854 187 818(71)×10 -12 库2/ 牛 ·米2 ( 通常表示为法拉/米 )
库仑定律的物理意义
(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。
库仑定律的发现
库仑定律可以说是一个实验定律，也可以说是牛顿引力定律在电学和磁学中的“推论”。假如说它是一个实验定律，库仑扭称实验起到了重要作用，而电摆实验则起了决定作用；即便是这样，库仑仍然借鉴了引力理论，模拟万有引力的大小与两物体的质量成正比的关系，认为两电荷之间的作用力与两电荷的电量也成正比关系。假如说它是牛顿万有引力定律的推论，那么普利斯特利和卡文迪许等人也做了大量工作。因此，从各个角度考察库仑定律，重新准确的对它进行熟悉，确实是非常必要的。
库仑定律的验证
库仑定律是1784--1785年间库仑通过扭秤实验总结出库仑扭秤来的。纽秤的结构如下:在细金属丝下悬挂一根秤杆，它的一端有一小球A，另一端有平衡体P，在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。为了研究带电体之间的作用力，先使A、B各带一定的电荷，这时秤杆会因A端受力而偏转。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。
如何比较力的大小【通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小】
库仑定律公式的内容是什么？？、
库仑定律 ：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
公式：F=k*(q1*q2)/r*2 (在利用库仑定律表达式进行计算时即使碰到负电荷也带入电荷量的绝对值进行计算，斥力或引力计算完后根据电性判断) 库仑定律成立的条件：处在真空中，必须是点电荷。
扩展资料
库仑定律适用于场源电荷静止、受力电荷运动的情况，但不适用于运动电荷对静止电荷的作用力。由于静止的场源电荷产生的电场的空间分布情况是不随时间变化的，所以，运动的电荷所受到的静止场源电荷施加的电场力是遵循库仑定律的。
静止的电荷所受到的由运动电荷激发的电场产生的电场力不遵守库仑定律，因为运动电荷除了激发电场外，还要激发磁场。此时，库仑力需要修正为电磁力。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。
摄影平方反比定律
摄影平方反比定律
摄影平方反比定律，什么意思？为了有助于摄影只好硬着头皮讲一讲了。平方反比定律，是闪光灯摄影中要掌握的最重要的知识之一，它可以用来描述光线强度在不同距离内的衰弱情况。下面我详细介绍。一起看看吧。
摄影平方反比定律1
光照度平方反比定律:
一个物面上的光照度，zhi不但和光源的发光强度有关，而且与光源到物面的距离也有关。当物面到光源的距离不变时，物面的照度与光源的发光强度成正比，相反，当光源的发光强度不变，但与物面距离发生变化时，物面上的照度将与距离的平方成反比。
如若照射距离为1米时的照度是x单位，那么照射距离为2米时的照度是1/4x单位。
此定律只适用于一般点状光源，如电灯、闪光灯。对长管状光源和经过会聚后的光束不完全适用。
在摄影中的意义：
光照度平方反比定律常用于人工光摄影，在室内灯光以及室内自然光的曝光估计中,有重要的实用价值。光源强度不变，被摄物与之距离改变后，计算物面光照度改变的倍数。这个倍数亦为爆光组合需要改变的倍数。
刑事摄影照片用于记录现场和辨认物证，
那照片要有一定的清晰标准。刑事摄影很多时候拍摄环境在室内，在光线条件不好的情况下，要增加光源，通过光照度平方反比定律计算正确的曝光量，才能保证照片清晰满足工作的需要。
摄影平方反比定律2
1、两定律发现的历史背景
万有引力定律是伟大科学家牛顿致力二十多年研究的结果，他从苹果落地开始思考，直到星际间的运动，总结出物体之间的作用规律，最后发表于1687年，其数学表述为：
。他是在开普勒、第谷研究得出了行星运动规律的基础上，总结并推广到任何物体之间存在相互作用的引力，宣告天上和地下的万物都遵循同一条规律，彻底否定了宗教势力的天上地下不同的思想。
这是人类认识史上的一次飞跃，牛顿应用万有引力成功地解释了潮汐现象，接着海王星、冥王星的发现进一步证实了万有引力定律的正确性、万有引力定律的创立，使天上的运动和地面上的运动统一在一起，揭开了神秘宇宙的第一层面纱，为人类认识宇宙、了解自然迈开了第一步。
库仑定律是法国科学家库仑在1785年确立的，库仑注意到电荷之间的静电力与万有引力有许多类似之处，并大胆地假设静电作用的规律与万有引力有类似的形式，他将电荷的作用力表述为：
被后人称为“库仑定律”。
力和距离都服从平方反比关系，库仑定律中的电量q与万有引力中的m相当，不同的是，万有引力总是引力，而库仑力可以是引力也可以是斥力。
2、关于静电力恒量K与万有引力常量G
牛顿发现万有引力之后后一百多年，英国科学家卡文迪许于1798年用精巧的扭秤装置对万有引力常量G作了一个比较精确的测量，在当时无人超过他测量的精度，在此之前，人们只知道存在这样一个常量，但不知道它为多少，阻碍了人们研究星球质量、密度、半径等一系列与星球有关的问题，万有引力常量是测得最不精确的基本物理常量之一。
因为要测量G，就必须先测引力F，而引力太弱，又不能屏蔽其它物体对它的干扰，实验很难做，国际科联理事会科技数据委员会1986年推荐的数据为G=6.6725985×10^-11m^3/kg*s^2(或N.m^2/kg^2)，不精确度为万分之1.28，而这样的精确度并不高。
对于静电力恒量K，库仑在推测静电作用的规律过程中也是用的扭抨测量K值，不知是库仑根据卡文迪许的实验得启发而采用扭秤，还是两人思维不谋而合，仍判断不清。
静电力恒量的测定比万有引力常量的测定要精确得多，因为两个带电体之间的作用力是比较明显的，也容易屏蔽外界的干扰，在国际单位制中，K=8.9875×10^9Nm^2/C^2
3、关于两定律中距离平方是否可靠的问题
平方反比定律是否会出现偏差？即r的指数是否一定等于2，这是科学家关心的问题，库仑定律中平方反比若有偏差，理论上会导致光子的静止质量不为零，从而出现真空中光速可变（真空散射），黑体辐射公式要修改，电荷不守恒，这样便会动摇电磁学乃至物理学整个大厦的基础。
几百年来，随着精密仪器的出现和实验技术的提高，并经过不少科学家的努力，距离指数已达2+3×10的精确度。尽管精度很高，但是它是否严格等于2，仍受到物理学家的普遍关注，并将进一步得到检验。
如果万有引力的指数有偏差，则会引起力场的高斯定理不成立等一系列问题，是与我们所学的知识背道而弛的，这些基本物理规律被破坏当然不可能想象。譬如说，如果有人宣布r的指数比2略大或者略小，哪怕只是一丁点儿，物理学则可能重新被修改。
还有，万有引力定律和库仑定律在形式上的相似性，是否意味着这两种作用的某种内在的质的统一性，这还是一个谜，有待我们去揭示。
4、两个定律的适应范围
在中学阶段，库仑定律中电荷要视为静止（两电荷相对静止且均在惯性系中）的点电荷，万有引力定律中的物体要视为质点，但如果不能视为点电荷和质点，也能根据力的`矢量迭加原理和微积分理论求得其值。
库仑定律是电磁学中的基本定律，包括著名的a粒子散射以及地球物理探测在内的大量实验表明：库仑定律在小至原子、原子核的线度，大至地球的线度内，即在10^～10m的范围内是可靠的，但在小至10m以下和大至天文距离时，库仑定律能否精确成立还未经实验证实。
当然也没有理由预料在大距离下库仑定律会遭到破坏，万有引力定律在太阳系内讨论天体运动获得了巨大的成功，它的威力究竟能力能延伸多远？当今牛顿万有引力的新版本——广义相对论已证明“万有引力理论的普适性超越了宇宙的边缘”（赵凯华语）。正是这样，从苹果落地到月亮，从太阳到宇宙，上穷碧落下黄泉，凡是有引力参与的一切物理现象，无不归结到一条简洁定律之中。茫茫宇宙，看似杂乱无间的星体运动都被一条精简的数学语言——平方反比定律约束着，这不是知识的力量、人类智慧的结晶吗？
自然界中基本相互作用已知有四种：万有引力作用、电磁作用、强相互作用和弱相互作用。
强弱相互作用是一种短程力，作用程不超过原子核线度，在微观世界中，万有引力和电磁力相比是微不足道的，如电子与质子之间的库仑力是万有引力的10倍，因此，在微观领域，起作用的是库仑力。
但在整个电中性宇宙中，万有引力使天体有规律地按轨道运动，它就象一根指挥棒，调节着整个宏观世界的运动。
两个平方反比定律，是物理学生存与发展的基础，支撑着物理学这根擎天大柱，而它们却以惊人相似的表述形式展现于我们面前，我们相信世界是统一的，自然科学便是一种追求真、善、美的科学。
库伦定律的实际意义是什么？有什么具体的日常生产生活应用？
库仑定律是静止点电荷相互作用力的规律。1785年法国科学家C,-A.de库伦由实验得出，真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸。在库仑定律的常见表述中，通常会有真空和静止，是因为库仑定律的实验基础——扭秤实验，为了排除其他因素的影响，是在亚真空中做的。另外，一般讲静电现象时，常由真空中的情况开始，所以库仑定律中有“真空”的说法。实际上，库仑定律不仅适用于真空中，还适用于均匀介质中，也适用于静止的点电荷之间。
库仑定律的意义：库仑定律不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的性质，也为整个电磁学奠定了基础。库仑的工作对法国物理学家的影响还可以从稍后的拉普拉斯的物理学简略纲领得到证实。这个物理学简略纲领最基本的出发点是把一切物理现象都简化为粒子间吸引力和排斥力的现象，电或磁的运动是荷电粒子或荷磁粒子之间的吸引力和排斥力产生的效应。这种简化便于把分析数学的方法运用于物理学。
要说应用的话，对于个人而言最大的应用可能在高考中了……毕竟生活中一般不会需要定量计算点电荷之间的作用力。
什么是库仑效应
库仑效应是自然界中的一种与电荷相关的基本相互作用，它普遍存在于物理学，化学和生物学等领域。库仑效应的一个典型例子就是金属球/颗粒的“库仑爆炸”（Coulomb explosion）现象。当一个金属球充电以后，电荷与电荷之间的相互排斥作用会导致系统的能量升高。当电荷量超过了临界值（瑞利不稳定极限）时，金属球会发生爆炸而分裂成几个小球，并以此来降低系统的库仑排斥能。
表面物理国家重点实验室的薛其坤/贾金锋研究组和美国犹他大学的刘峰研究组在研究Si(111)-7×7衬底上的Pb岛生长的过程中发现了一种奇异的熟化(coarsening)现象—利用STM针尖向Pb岛注入电荷之后，Pb岛会通过吸收周围其它Pb岛上的原子继续生长。结果导致了充电的Pb岛长大而周围未充电的Pb岛衰减的现象。正常的岛熟化过程是通过大尺寸的岛逐渐吃掉小尺寸的岛来降低整个体系的化学势的。这种现象不同于正常的熟化过程，它完全取决于Pb岛被注入电荷的情况，并且原子的迁移方向与岛的尺寸大小没有关系。
他们分别从实验和理论两方面证实了这种奇异的金属岛的熟化是由库仑效应引起的，并把这种现象命名为“库仑集聚”（Coulomb sink）。当电荷注入到半导体衬底上的金属岛中时，岛表面与衬底的电容关系使得充电岛的能量迅速升高。系统则通过增加充电岛体积（高度）的方式来改变其电容大小，并降低体系的总能量；同时周围的未充电岛的体积将变小。“库仑集聚”实际上是“库仑爆炸”的逆过程。这种库仑效应导致的金属岛熟化过程为我们提供了一个新的制备纳米结构的方法。
详细结果发表在2004年9月3日的Phys. Rev. Lett. 93, 106102(2004)上。该工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部973和中国科学院的资助。
发布于 2022-10-09 17:18:17 回复
发布于 2022-10-09 23:23:10 回复