在物理学中,库仑定律描述了两个静止电荷之间的相互作用力。这一基本原理是电磁学的基础之一,由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·德·库仑(Charles-Augustin de Coulomb)于18世纪末提出。库仑定律的核心在于揭示了电荷间的作用力与距离及电量的关系。
根据库仑定律,两个点电荷之间的静电力F大小与它们的电荷量q₁和q₂的乘积成正比,与它们之间距离r的平方成反比。其数学表达式为:
\[ F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]
其中:
- \( F \) 表示静电力的大小;
- \( q_1 \) 和 \( q_2 \) 分别代表两个电荷的电量;
- \( r \) 是两电荷之间的距离;
- \( k \) 是比例常数,称为静电力常数,在国际单位制下等于 \( 9 \times 10^9 N·m^2/C^2 \)。
这个公式不仅适用于计算电荷间的吸引力或排斥力,还广泛应用于分析电路设计、天体运动以及其他涉及电场强度的问题中。值得注意的是,当电荷移动时,除了静电力外,还会产生磁场效应,此时需要结合麦克斯韦方程组来全面理解电磁现象。
总之,库仑定律为我们提供了一个简单而强大的工具去理解和预测自然界中最基本的力量之一——电荷间的作用力。通过深入研究这一规律,科学家们能够进一步探索物质的本质以及宇宙运作的基本法则。