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库伦力计算公式

2025-09-23 07:03:42

问题描述:

库伦力计算公式,跪求好心人,别让我孤军奋战!

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2025-09-23 07:03:42

库伦力计算公式】在电学中,库伦力是描述两个点电荷之间相互作用力的物理量。该力由法国物理学家查理·奥古斯丁·库伦(Charles-Augustin de Coulomb)提出,因此得名“库伦力”。库伦力的大小与两个电荷的电量成正比,与它们之间距离的平方成反比,并且方向取决于电荷的性质(同性相斥,异性相吸)。

以下是关于库伦力计算公式的核心

一、库伦力的基本概念

- 定义:库伦力是两个静止点电荷之间的相互作用力。

- 性质:

- 同性电荷相斥;

- 异性电荷相吸。

- 适用范围:适用于真空中或均匀介质中的点电荷。

二、库伦力的计算公式

库伦力的数学表达式为:

$$

F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}

$$

其中:

符号 含义 单位
$ F $ 库伦力 牛顿(N)
$ q_1 $, $ q_2 $ 两个电荷的电量 库仑(C)
$ r $ 两电荷之间的距离 米(m)
$ k $ 静电力常量 $ 8.988 \times 10^9 \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 $

三、影响库伦力的因素

因素 影响方式
电荷量 电荷量越大,库伦力越大
距离 距离越远,库伦力越小
介质 在不同介质中,k值会变化
电荷符号 同性相斥,异性相吸

四、应用实例

假设两个点电荷分别为 $ q_1 = +3 \, \text{C} $ 和 $ q_2 = -2 \, \text{C} $,它们之间的距离为 $ r = 2 \, \text{m} $,则库伦力大小为:

$$

F = 8.988 \times 10^9 \cdot \frac{3 \times (-2)}{2^2} = 8.988 \times 10^9 \cdot \frac{6}{4} = 1.3482 \times 10^{10} \, \text{N}

$$

由于电荷异号,此力为吸引力。

五、注意事项

- 库伦力仅适用于点电荷模型;

- 实际物体可能因形状和分布导致电场不均匀,需使用积分方法处理;

- 在非真空环境中,需考虑介电常数对k的影响。

通过上述内容可以看出,库伦力是电学中一个基础而重要的概念,掌握其计算公式有助于理解电荷间的相互作用规律。

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