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,它是法國物理學家?guī)靵鲈?785年通過實驗總結(jié)出來的點電荷之間相互作用的規(guī)律。
一、點電荷
當帶電體的線度比起它與其它帶電體之間的距離小得多時,則稱該帶電體為點帶電體,簡稱點電荷。它是一個抽象出來的理想模型,類似于力學中的質(zhì)點、剛體。
二、庫侖定律
兩個點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。
設有電量為和的兩個點電荷,它們之間的距離為。則兩個點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),實驗可得
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驗研究總結(jié)出來的規(guī)律,但它對質(zhì)子、電子等微觀粒子也適用。它是整個電磁學的基本規(guī)律,其地位作用非常重要。