靜電力常量
通過麥克斯韋理論算出的常量
靜電力常量(庫侖常數)表示真空中兩個電荷量均為 1C 的點電荷,它們相距1m時,它們之間的作用力的大小為8.987551×10^9N。靜電力常量是一個無誤差常數,既不是庫侖通過扭秤測出來的,也不是後人通過庫侖扭秤測出來的,而是通過麥克斯韋的相關理論算出來的。
表示真空中兩個電荷量均為 的點電荷,它們相距時,它們之間的作用力的大小為。
詳情可以參看2015年3月《物理通報》段書林論文《靜電力常量的來龍去脈》。
靜電力常量
靜電力常量
庫侖扭秤由懸絲、橫桿、兩個帶電金屬小球,一個平衡小球,一個遞電小球、旋鈕和電磁阻尼部分等組成。兩個帶電金屬小球中,一個固定在絕緣豎直支杆上,另一個固定在水平絕緣橫桿的一端,橫桿的另一端固定一個平衡小球。橫桿的中心用懸絲吊起,和頂部的旋鈕相連,轉動旋鈕,可以扭轉懸絲帶動絕緣橫桿轉動,停在某一適當的位置。橫桿上的金屬小球(稱為動球)和豎直支杆上的固定小球都在以O為圓心,半桿長L為半徑的圓周上,動球相對於固定小球的位置,可通過扭秤外殼上的刻線標出的圓心角來讀出。當兩個金屬小球帶電時,橫桿在動球受到的庫侖力力矩作用下旋轉,懸絲髮生扭轉形變,懸絲的扭轉力矩和庫侖力力矩相平衡時,橫桿處於靜止狀態。
儀器的中心軸上裝有一個永磁體托架,旋開其上緊固螺釘,可使托架升降,以改變永磁體和橫桿上的阻尼金屬板的距離,調整橫桿轉動的電磁阻尼時間。
整個儀器都裝在有機玻璃罩內,既有較高的透明度,又可防灰塵。有機玻璃罩的下半部做成可開合的門,以便清潔絕緣橫桿和豎立支杆,調整絕緣橫桿的水平,使金屬小球帶電等。儀器的底座上裝有三個螺旋支腳,旋轉支腳,可調底座水平。
電容中也是這個值。
精確值:
(c是真空光速)
庫侖定律中靜電力常量(C是庫侖[電量單位],c是真空光速,這個等式是精確的,不是≈)
靜電力常量和光速是怎麼聯繫起來的?
因為庫侖定律中的k是,其中是真空介電常數。而根據麥克斯韋方程組可以得出光速c、真空介電常數和真空磁導率的關係是,而 ,所以有以上的k的數值。
可能你還會問為什麼 ,其實這個是隱含在安培這個國際單位的定義中的。在國際單位制中,1安培是這樣定義的:如果在真空中相距一米兩根平行的無限長直導線(直徑忽略不計)通有方向相同強度相同的電流,而它們每米相互的吸引力是2×10^-7牛頓的話,那麼定義這個電流強度的大小為1安培。然後根據洛侖茲力的公式容易得到μ0的準確數字,也就是。
可能你會覺得這樣的答案不能引起遐想也沒什麼啟發性,但是這就是真正的答案。