化學(xué)熱學(xué)論文——庫(kù)侖定理庫(kù)侖定理簡(jiǎn)介庫(kù)侖定理創(chuàng)立的條件：1.真空中2.靜止3.點(diǎn)電荷（靜止是在觀測(cè)者的參考系中靜止，學(xué)校估算通常不做要求）編輯本段庫(kù)侖定理的驗(yàn)證庫(kù)侖定理是1784--1785年間庫(kù)侖通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)總結(jié)出o"查看圖片"??庫(kù)侖扭秤來(lái)的。紐秤的結(jié)構(gòu)如下:在細(xì)金屬絲下懸掛一根桿秤，它的一端有一小球A，另一端有平衡體P，在A旁還置有另一與它一樣大小的固定小球B。為了研究帶電體之間的斥力，先使A、B各帶一定的電荷，這時(shí)桿秤會(huì)因A端受力而偏轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)懸絲下端的懸鈕，使小球回到原先位置。這時(shí)懸絲的扭扭矩等于施于小球A上電力的轉(zhuǎn)矩。假如懸絲的扭扭矩與扭轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系已事先校正、標(biāo)定，則由旋鈕上表針轉(zhuǎn)過(guò)的角度讀數(shù)和已知的桿秤寬度，可以獲知在此距離下A、B之間的斥力。怎樣比較力的大小【通過(guò)懸絲扭轉(zhuǎn)的角度可以比較力的大小】編輯本段庫(kù)侖定理公式’SLAW庫(kù)侖定理——描述靜止點(diǎn)電荷之間的互相斥力的規(guī)律o"查看圖片"??庫(kù)侖定理真空中，點(diǎn)電荷q1對(duì)q2的斥力為F=k*(q1*q2)/r^2(可結(jié)合萬(wàn)有引力公式F=Gm1m2/r^2來(lái)考慮）其中：r——兩者之間的距離r——從q1到q2方向的矢徑k——庫(kù)侖常數(shù)上式表示：若q1與q2同號(hào)，F(xiàn)12y沿r方向——斥力；若三者異號(hào)，則F12沿-r方向——吸力.其實(shí)q2對(duì)q1的斥力F21=-F12（1-2）在MKSA單位制中力F的單位：牛頓（N）=千克·米/秒2(kg·m/S2)（量綱：MLT-2）電量q的單位：庫(kù)侖（C）定義：當(dāng)流過(guò)某曲面的電壓1安培時(shí)，每秒鐘所通過(guò)的電量定義為1庫(kù)侖，即1庫(kù)侖（C）=1安培·秒（A·S）（量綱：IT）比列常數(shù)k=1/4pe0(1-3)=9.0x10^9牛·米2/庫(kù)2e0=8.854187818(71)×10-12庫(kù)2/牛·米2(一般表示為法拉/米)是真空介電常數(shù)中文名稱：of說(shuō)明:又稱絕對(duì)介電常數(shù)。
符號(hào)為εo。等于8.×10-12法/米。它是導(dǎo)自真空磁導(dǎo)率和光在真空中速率的一個(gè)無(wú)偏差常量。編輯本段庫(kù)侖定理的數(shù)學(xué)意義(1)描述點(diǎn)電荷之間的斥力，僅當(dāng)帶電體的尺度遠(yuǎn)大于二者的平均距離，才可看成點(diǎn)電荷(2）描述靜止電荷之間的斥力，當(dāng)電荷存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，庫(kù)侖力須要修正為力.但實(shí)踐表明，只要電荷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率遠(yuǎn)大于光速c，庫(kù)侖定理給出的結(jié)果與實(shí)際情形很接近。[例1-1]比較氫原子中質(zhì)子與電子的庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力（均為距離平方反比力）據(jù)精典理論，能級(jí)氫原子中電子的“軌道”半徑r≈5.29×10-11米核子的線度≤10-15米,電子的線度≤10-18米,故二者可看成“點(diǎn)電荷”.二者的電量e≈±1.60×10-19庫(kù)侖質(zhì)量mp≈1.67×10-27千克me≈9.11×10-31千克萬(wàn)有引力常數(shù)G≈6.67×10-11牛·米2/千克2電子所受庫(kù)侖力Fe=-e2r/電子所受引力Fg=-/r3二者之比：Fe/Fg=e2/≈2.27×1039（1-6）由此可見(jiàn)，電磁力在原子、分子結(jié)構(gòu)中起決定性作用，這些斥力遠(yuǎn)小于萬(wàn)有引力造成的斥力，即可敘述為質(zhì)量對(duì)物體間的影響力遠(yuǎn)大于電磁力的作用，而且有：電荷之間的斥力隨著電荷量的減小而減小，隨著距離的減小而降低。
編輯本段學(xué)習(xí)和應(yīng)用庫(kù)侖定理的注意事項(xiàng)(1)庫(kù)侖定理只適用于估算兩個(gè)點(diǎn)電荷間的互相斥力,非點(diǎn)電荷間的互相斥力,庫(kù)侖定理不適用。。（不能按照直接覺(jué)得當(dāng)r無(wú)限小時(shí)F就無(wú)限大，由于當(dāng)r無(wú)限小時(shí)兩電荷早已喪失了作為點(diǎn)電荷的前提。）(2)應(yīng)用庫(kù)侖定理求點(diǎn)電荷間互相斥力時(shí),不用把表示正,負(fù)電荷的"+","-"符號(hào)代入公式中估算過(guò)程中可用絕對(duì)值估算,其結(jié)果可依照電荷的正,負(fù)確定斥力為引力或作用力以及斥力的方向。(3)庫(kù)侖力一樣遵循牛頓第三定理,不要覺(jué)得電荷量大的對(duì)電荷量小的電荷斥力大。(兩電荷之間是斥力和反斥力)編輯本段庫(kù)侖定理的發(fā)覺(jué)庫(kù)侖定理可以說(shuō)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定理，也可以說(shuō)是牛頓引力定理在熱學(xué)和磁學(xué)中的“推論”。如果說(shuō)它是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定理，庫(kù)侖扭稱實(shí)驗(yàn)起到了重要作用，而電擺實(shí)驗(yàn)則起了決定作用；雖然是這樣，庫(kù)侖一直借鑒了引力理論，模擬萬(wàn)有引力的大小與兩物體的質(zhì)量成反比的關(guān)系，覺(jué)得兩電荷之間的斥力與兩電荷的電量也成反比關(guān)系。如果說(shuō)它是牛頓萬(wàn)有引力定理的結(jié)論，這么普利斯特利和卡文迪許等人也做了大量工作。因而，從各個(gè)角度考察庫(kù)侖定理，重新確切的對(duì)它進(jìn)行熟悉，確實(shí)是十分必要的。
科學(xué)家對(duì)電力的初期研究人類對(duì)電現(xiàn)象的熟悉、研究，經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)間。直至16世紀(jì)人們才對(duì)電的現(xiàn)象有了深入的熟悉。吉爾伯特比較系統(tǒng)地研究了靜電現(xiàn)象，第一個(gè)提出了比較系統(tǒng)原始理論，并引人了“電吸引”這個(gè)概念。并且吉爾伯特的工作仍逗留在定性的階段，進(jìn)展不大。18世紀(jì)中葉，人們利用于萬(wàn)有引力定理，對(duì)電和磁做了種種揣測(cè)。18世紀(jì)后期，科學(xué)家開(kāi)始了電荷互相作用的研究。富蘭克林最早觀察到電荷只分布在導(dǎo)體表面。普利斯特利重復(fù)了富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，在《電學(xué)的歷史和現(xiàn)況》一書(shū)中他按照牛頓的《自然哲學(xué)的物理原理》最先預(yù)言電荷之間的斥力只能與距離平方成正比。其實(shí)這個(gè)思想很重要，而且普利斯特利的推論在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到科學(xué)界的注重。在庫(kù)侖定理提出前有兩個(gè)人曾作過(guò)定量的實(shí)驗(yàn)研究，并得到明晰的推論。可惜，都沒(méi)有及時(shí)發(fā)表而未對(duì)科學(xué)的發(fā)展起到應(yīng)有的推進(jìn)作用。一位是美國(guó)蒙特利爾學(xué)院的羅賓遜，覺(jué)得電力服從平方正比律，而且得到指數(shù)n=2.06，因而熱學(xué)的研究也就開(kāi)始進(jìn)行精確研究。不過(guò)，他的這項(xiàng)工作直至1801年才發(fā)表。另一位是美國(guó)的卡文迪許。1772～1773年間，他做了單層同心球?qū)嶒?yàn)，第一次精確檢測(cè)出電斥力與距離的關(guān)系。
發(fā)覺(jué)帶濁度體的電荷全部分布在表面而內(nèi)部不帶電。卡文迪許進(jìn)一步剖析，得到n=20.02。他的這個(gè)同心球?qū)嶒?yàn)結(jié)果在當(dāng)時(shí)的條件下是相當(dāng)精確的。但可惜的是他始終沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表這一結(jié)果。庫(kù)侖定理的構(gòu)建庫(kù)侖是美國(guó)工程師和數(shù)學(xué)學(xué)家。1785年，庫(kù)侖用扭稱實(shí)驗(yàn)檢測(cè)兩電荷之間的斥力與兩電荷之寬度離的關(guān)系。他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：“兩個(gè)帶有同種類型電荷的小球之間的敵視力與這兩球中心之間的距離平方成正比。”同年，他在《電力定理》的論文中介紹了他的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)試經(jīng)過(guò)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。庫(kù)侖的扭秤巧妙的借助了對(duì)稱性原理按實(shí)驗(yàn)的須要對(duì)電量進(jìn)行了改變。庫(kù)侖讓這個(gè)可聯(lián)通球和固定的球帶上同量的同種電荷，并改變它們之間的距離。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，作用力的大小與距離的平方成正比。并且對(duì)于異種電荷之間的引力，用扭稱來(lái)檢測(cè)就遇到了麻煩。經(jīng)過(guò)反復(fù)的思索，庫(kù)侖借鑒動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)加以解決。庫(kù)侖構(gòu)想：如果異種電荷之間的引力也是與它們之間的距離平方成正比，這么只要設(shè)計(jì)出一種電擺就可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。o"查看圖片"??庫(kù)侖定理的發(fā)覺(jué)者庫(kù)侖通過(guò)電擺實(shí)驗(yàn)，庫(kù)侖覺(jué)得：“異性電壓體之間的斥力，與同性電壓體的互相作用一樣，都與距離的平方成正比。
”庫(kù)侖借助與單擺相類似的方式測(cè)定了異種電荷之間的引力也與它們的距離的平方成正比，不是通過(guò)力矩與靜電力的平衡得到的。可見(jiàn)庫(kù)侖在確定電荷之間互相斥力與距離的關(guān)系時(shí)使用了兩種方式，對(duì)于同性電荷，使用的是靜電熱學(xué)的方式；對(duì)于異性電荷使用的是動(dòng)力學(xué)的方式。庫(kù)侖重視修正實(shí)驗(yàn)中的偏差，最后得到：“在進(jìn)行剛剛我所說(shuō)的必要的修正后，我總是發(fā)覺(jué)磁流體的作用不管是吸引還是敵視都是按距離平方倒數(shù)規(guī)律變化的。”但是應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，庫(kù)侖只是精確的測(cè)定了距離平方的正比關(guān)系，并把靜電力青河磁力從方式歸納于萬(wàn)有引力的范疇，我們這兒要指出的是庫(kù)侖并沒(méi)有驗(yàn)證靜電力與電量之積成反比。“庫(kù)侖僅僅覺(jué)得應(yīng)當(dāng)是這樣。也就是說(shuō)庫(kù)侖驗(yàn)證了電力與距離平方成正比，但僅僅是猜想電力與電量的乘積成反比。”庫(kù)侖定理的驗(yàn)證和影響庫(kù)侖定理是平方正比定理，自發(fā)覺(jué)以來(lái)，科學(xué)家不斷檢驗(yàn)指數(shù)2的精度。1971年威廉等人的實(shí)驗(yàn)表明庫(kù)侖定理中指數(shù)2的誤差不超過(guò)10-16，因而假設(shè)為2。事實(shí)上，指數(shù)為2和光子靜止質(zhì)量為零是可以互推的。雖然如果mz不為零庫(kù)侖定律，雖然這個(gè)值很小，也會(huì)動(dòng)搖數(shù)學(xué)學(xué)大樓的重要基石，由于現(xiàn)有理論都是以mz等于零為前提。到目前為止庫(kù)侖定律，理論和實(shí)驗(yàn)表明點(diǎn)電荷斥力的平方正比定理是相當(dāng)精確的。200多年來(lái)，電力平方正比律的精度增強(qiáng)了十幾個(gè)數(shù)目級(jí)，使它成為現(xiàn)今化學(xué)學(xué)中最精確的實(shí)驗(yàn)定理之一。回顧庫(kù)侖定理的構(gòu)建過(guò)程，庫(kù)侖并不是第一個(gè)做這類實(shí)驗(yàn)的人，但是他的實(shí)
