在原子桉范围内(1O 米)库仑定律不成立。

而在

原子桉范围内(1O 米)库仑定律不成立。

山东电大学报 2001年第3期

库仑定律的再认识

丁同合

[摘要] 文中指出了率台定律成立的三个母件，并对由三个成立母件而引申出的几十问题进行了探讨。

[美■ 词] 库仑定律 点电荷 真空 介质

在一般敷科书中都指出了库仑定律必须满足三个条

件：(1)真空中(2)电荷处于静止状态(3)点电荷。在实际教

学过程中，对于以上三个条件有人提出了这样那样的问题，

归纳起来有以下几个方面的问题：第一、在真空中是必须的

吗?第二、两个点电荷都必须是静止的吗?第三两点电荷之

间的距离范围如何?下面对以上三个问题谈一下自己的看

法。

一

、

对问题一的讨论

对于库仑定律中的第一个条件“在真空中”是不必要

的。只要是两个点电荷，无论是在介质中(在介质中把极化

电荷与自由电荷同等对待)还是在真空中库仑定律都成立。

所以没有必要强调一定在真空中。下面就这一问题进行分

析：如图(一)有两个点电荷口 和q2处于均匀介质中，它们

相距 ，一口 1和一口 2是它们的报化电荷。现在来讨论q1的

受力情况。

口I受到三个电荷口2一 I一 2的作用力，极化电荷一

q I均匀地包围着口1，所以对口1的作用力为零。对于一口 2，

由于与口2处于同样位置，距口】较远可以着作点电荷，根据

库仑定律口 受到的作用力为：

-=￡：

图 (一)

口I口2 口●q 2

^ 4—

~ ．o

—

'y2

可以证明：口 2=一(L一导)口2代人上式得：

F 4

a-coy2[ (卜 )口 ]

ql E

丽

一一

上业 一

4丌E 2 2

上式所求结果与均匀无限大介质中的公式一致，所以

当把介质中的报化电荷与自由电荷同等看待时，它们彼此

之间的作用力服从库仑定律．所以没有必要强调在“在真空

中”

二、对问题二的讨论

1．对于条件(2)不一定两个电荷都静止，只要施力电荷

静止．无论受力电荷运动与否、运动速度、加建度怎样，库仑

定律都成立。因为施力电荷静止，它在周围空间激发的电场

具有稳定的分布，受力电荷运动只不过是它在电场中的位

置不断变化，这并不影响施力电荷对它的作用力(实际上在

洛仑兹公式中已证明这一点)。下面通过倒子对这一问题加

以说明：

倒1已知两点电荷ql、口2分别带电为q1=L 2×10I5

库仑，口2=一1．2 x10I5库仑，口2在相距q1为 = 1米处，

以初速度 =10米／秒的速度沿q1的电场方向运动．若

点电荷q2的质量为m：2×10～kg，当口2的速度为÷ 0

时，求(1)口2离口l的距离(2)在该点口2所受口1的作用力。

(忽略q2所受重力)

解：分析g2在q，所产生的电场中运动，ql静止是施力

电荷，口2运动是受力电荷，所以口l对q2的作用力仍满足库

仑定律。

(L)q2在运动过程中只有q1对它的作用力做功，太小

为：

r 1 却

根据动能定理 1州丁1

。

) 一号m i=J。柙Y q z q 2 d

一

言m [ 一号]

将已知数据代人上式得： =1．06(米)

(2)根据库仑定律：在 处q2所受q1的作用力为

一

L ql口2

， —4m—e

a

了

= 9× 10

=一1．15(牛顿)

F的方向与q 的场强方向相反

2、旌力电荷运动时(无论受力电荷运动与否)，两点电

荷之间的作用力不再满足库仑定律。因为当施力电荷运动

时，它在周围空间产生的电场不断变化，对电荷的作用力不

仅与两个电荷的电量有关，而且还与相对位置，电荷运动的

速度、加速度有关。下面通过倒题加以说明。

例2、如图(二)求口-对口2的作用力。

山东电大学报 库仑定律的再认识

y

图 (三)

解：因为qt运动，它又是施力电荷，所以在 系中．不能

直接应用库仑定律。

设 系相对于 系沿 轴负方向以速度v运动。则在

系中，q1静止在O 处，而q2以 言运动，由于在^ 系

中施力电荷q 静止．所以它对口 的作用力满足库仑定律

(如图三)。

删 ～ 南

F =0 Ft=0

在^系中q2静止，所以“=0

由力的变换式 = =0 F!=0

所以F 丽qlq2

从上式看出，以速度i作直线运动的电荷作用在静止

于该直线上的电荷的力，不再满足库仑定律，其大小为通常

库仑力的 倍。对于施力电荷具有其它运动状态时，它对

受力电荷的作用力也不满足库仑定律，在此不再一一探讨，

仅以此衡说明当施力电荷运动时，库仑定律不成立。

三、对问题三的讨论

库仑定律是一个实验定律，它是建立在实验基础上的，

到目前为止，所有检验库仑定律的实验都是在l0～一1O。米

的范围内进行的，那么超出了这个空间范围，库仑定律是否

成立呢?根据兰姆和卢瑟福对氢原子能级的测量与用库仑

定律计算出的结果相吻合。另外，对卢瑟福的n粒子散射实

验作了精确的测量，也与库仑定律相吻合，这两个实验表

明，库仑定律在原子范围内(10 。米)是成立的。近代物理

实验进一步表明．在1O 米范围内库仑定律仍成立，而在

原子桉范围内(1O 米)库仑定律不成立。在大的距离上，

如天文距离，物理学家并戏有对库仑定律进行实验验证，但

是在那样的空间中，电磁波仍然以光速在传播，电磁场的规

律仍然起作用。因此可以推断，在那样大的范围内库仑定律

仍起作用。总之，库仑定律在小到lO 米，大到天文距离都

适用。

以上对库仑定律的适用范围和适用条件进行了探讨．

通过探讨．使我们加探了对库仑定律的理解和认识，并通过

探讨得出如下结论：

(1)在介质中，当把极化电荷与自由电荷同等对待时，

电荷之间的相互作用力仍满足库仑定律，所以戏必要强调

一

定要“在真空中”。

(2)施力电荷静止时，无论受力电荷运动与否．怎样运

动，库仑定律都适用，所以没有必要强调两个电荷都静止。

(3)库仑定律在小到1O ，大到天文距离的空问范围

内都适用。

参考文t

[1】(电鞋荦)菜灿弗 奉光戎 粱付健 人民教育出版社

[2】(电硅橱理论)jE绍荣 张单墁 秭土立 北师太柏置拳

作者单位：临沂广播电视大学邮编：276005

(上接第52页)件市场上的成品软件，在网络功能上．尤其

是基于WEB服务的功能上还十分薄弱．离上述网上服务要

求尚有较大差距。其中部分原因是开发能力所限．另外则

是图书馆的实践经验较步，理论上缺乏相应高度的认识。

随着网上服务的日益深化，网络功能是否全面、强大将是衡

量图书馆自动化软件优劣的重要标志。光盘塔臂理软件

(或称光盘服务器臂理软件)目前已有成熟的产品，多为国

外公司开发，大体可分为三类，即WEB服务器型(如美国

MERIDIAN公司的CD NET光盘臂理软件及SLINGSHOT

WEB管理软件)、可装载模块型(NetWare可装载模块

NLM，如CD—NET FOR NetWare．OPTI—NET FOR N吐一

Ware等)、文件服务器重定向型(cD—NET FOR DOS、OP—

TI—NET FOR DOS等)。应根据网络操作系统平台、光盘

设备类型、光盘网络解决方案、管理使用的方便性等多方面

因素综合评判、选择。

4．有关网上信息服务的理论充实与发展问题

由于电子出版物和网上信息是近年急速崛起的新兴文

献信息资源，所以在采购、加工、分类、编目、流通使用、版

权、消耗等方面存在与之相关的许多问题。传统的臂理理

60

论和方法未必适用，随着人们对电子出版物与网络信息资

源的利用不断探入，认识上更加裸刻，新的信息臂理理论正

逐步浮出水面。同时，越来越多的网上信息服务机构也参

与到信息检索技术的开发中来。图书馆过去所奉行的信息

整理和加工规则面临落后之虞。例如Internet上的数据库

和检索工具都趋向于使用自然语言，而不是图书馆中的分

类法和主题词，尽臂它尚有不足之处，但这是在互联网上寻

找信息的主要方法，并且易于为广大用户接受。有关语言

检索、图像检索理论正在逐渐形成中，一些新的信息检索

(包括多媒体信息的检索)方法正在接受实践的检验，并且

获得了较好的效果。新的信息管理理论、分类理论、检索理

论正在有力冲击图书情报的传统理论。传统理论的变革将

首先从网上信息管理理论的变革中获得突破，并日益与计

算机技术、网络技术、数据库技术、多媒体信息检索技术密

切结合。一种系统的网上信息资源管理和服务理论正在形

成，在这种变革的背景下，我们应做好精神上及^才上的准

备，以便迅速适应这种变化．改变工作和服务方式。

作者单位：聊城广播电视大学

邮 编：252000