電荷最基本的性質(zhì)就是它們之間有相互作用力(靜止電荷之間的相互作用力叫靜電力)。電荷之間相互作用力的基本規(guī)律叫庫侖定律,它是法國物理學(xué)家?guī)靵鲈?785年通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的點(diǎn)電荷之間相互作用的規(guī)律。
一、點(diǎn)電荷
當(dāng)帶電體的線度比起它與其它帶電體之間的距離小得多時(shí),則稱該帶電體為點(diǎn)帶電體,簡稱點(diǎn)電荷。它是一個(gè)抽象出來的理想模型,類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、剛體。
二、庫侖定律
兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小與它們所帶的電量和的乘積成正比,與它們之間的距離的平方成反比;作用力的方向沿它們的聯(lián)線,同種電荷相斥,異種電荷相吸。
設(shè)有電量為和的兩個(gè)點(diǎn)電荷,它們之間的距離為。則兩個(gè)點(diǎn)電荷之間有相互作用力,若對的作用力為,則對的作用力為,這是一對作用力和反作用力。由庫侖定律,得
寫成等式,得
若以表示由指向的單位矢量,則庫侖定律寫成矢量形式
其中為比例系數(shù),實(shí)驗(yàn)可得
令 ,稱為真空中的介電常數(shù)。由上式可得
這樣,庫侖定律的矢量式可以寫成
若同號, ,與同向,為斥力;
若異號, , 與反向,為引力。
庫侖定律是通過對宏觀帶電體的實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)出來的規(guī)律,但它對質(zhì)子、電子等微觀粒子也適用。它是整個(gè)電磁學(xué)的基本規(guī)律,其地位作用非常重要。