查里.奧古斯丁.庫侖 (Charles Augustin de Coulomb) 在
1736 年出生於法國南部昂古列姆城的一個富裕的家庭。他幼年在巴 黎讀書。長大後,他仍留在巴黎研究數學和自然科學。及後他更投筆 從戎,擔任技術軍官。庫侖在馬提尼克監督建造防禦工程達九年之 久。在這段日子裡,他已開始研究工程力學和靜力學的問題。
1776 年,庫侖返回法國,參加了由法國科學院召開的會議。在這次 會議中,他除了解決有關航海設備的問題外,也對磁力進行了深入仔 細的研究。庫侖設計了新的指南針,並在研究機械理論方面作出貢 獻,使他在 1782 年當選為法國科學院院士。
1777 年,庫侖發明了一種扭秤,後人稱之為庫侖秤。這個秤可以用 來測量微弱的力。1785 至 1789 年間,他發表了七部電學與磁學的 著作。庫侖還用這個秤來測量兩個點電荷的相互作用力,當中包括電 的吸引及排斥定律,磁極,電的分佈及庫侖定律等等。 他指出電力 的大小,與距離的二次成反比,他亦提出,並不存在完全的電介質,
每一種物質都有導電能力的上限。這個力和兩個電荷的乘積成正例,
和兩者距離的平方成反比。這條庫侖定律有時又被稱為平方反比定 律。
庫倫定律:
電荷與電荷之間,同性相斥,異性相吸。其力之方向在兩電荷 間之連線上。其大小與電荷間之距離之平方成反比,而與兩電荷量之 大小成正比。
這是電學以數學來描述的第一步
(1) 此定律用到了牛頓之力之觀念。(若無牛頓對力之闡述,
很難想像此定律是何形式)。這成了牛頓力學中一種新的 力。其與牛頓萬有引力有相同之處,如:與距離之平方成 反比;亦有不同,如:可以相吸,亦可以相斥。
(2) 這定律成了「靜電學」(即電荷靜止時之各種現象)之基 礎。如今所有電磁學,第一個課題必然是它。
(3) 這也是電荷單位的來源。例如:兩個相同之電荷,相距 一公尺,若其相斥之力為「若干」時,稱之為一單位。原 理上,這「若干」可以任意選定,所以電荷單位有好幾種。
但今日「公制」(MKSA)的做法,卻是先決定電流單位「安 培」(理由見後),再以一安培之電流一秒中的累計量為一「庫 倫」,再間接決定這「若干」=9×109牛頓。
(4) 這 9×109牛頓,相當於九十萬公噸的重力──靜電力強大 的可怕。雖然也可以說一庫倫的電荷太大,但無論如何,
正負電相消的趨勢是很強的。日常的物体中,雖然電荷很 多,但幾乎都抵消的乾乾淨淨,呈現電中性的狀態。必須 花功夫(如摩擦)才能使其呈現帶電狀。而且,一不小必 就又跑去中和掉,所以難以駕馭。
因此,雖然庫倫定律描述電荷靜止時的狀能十分精準,單獨 的庫倫定律的應用卻不容易。以靜電效應為主的影印機,靜電除 塵、靜電喇叭等,發明年代也在 1960 以後,距庫倫定律之發現幾 乎近兩百年。我們現在用的電器,絕大部份都靠電流,而沒有電 荷(甚至接地以免產生多餘電荷)。也就是說,正負電仍是抵消,
但相互移動。──河中沒水,不可能有水流;但電線中電荷為零,
卻仍然可以有電流!
兩帶電體之間的靜電作用力的大小,
與每一帶電體所帶的電量成正比,
與兩者之間得距離平方成反比。
<<公式>>
F:兩帶電體間之靜電 力
k:比例常數
q1、q2:帶電體所帶電 量
r:兩帶電體間的距離
所以 , 庫倫定律:
這個法則解析了靜電、支配了 宇宙空間,並且幫忙開發乾淨能源。