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库仑力

静電気力

IV 電気と磁気／静電気力

一句话结论

F = k q₁q₂ / r²，方向沿两电荷连线，同号相斥异号相吸。r 是距离而非距离的平方，代入前先确认单位是米。多个电荷时用矢量叠加，不能直接相加大小。

两个点电荷之间的作用力与距离的平方成反比——形式和万有引力一模一样。区别只有两点：库仑力可以是斥力（同号电荷），而且强度大得多。氢原子里电子与质子的库仑力比它们之间的万有引力大约 10³⁹ 倍，所以讨论原子时引力完全可以忽略。

为什么是这样

库仑定律与万有引力定律的数学形式完全相同：都是「两个源的乘积除以距离平方」。这种平方反比不是巧合，它来自三维空间里「从一点发出的东西向外扩散」——球面面积按 r² 增长，所以强度按 1/r² 衰减。

但有两处关键差别。一是有符号：电荷有正负，所以库仑力可以是斥力；引力只能相吸。二是强度：库仑力比引力强得离谱，氢原子内两者相差约 10³⁹ 倍。

第二点解释了一个常见困惑：为什么讨论原子结构时完全不提万有引力？因为它小到毫无意义。反过来讨论天体时不提库仑力，是因为大尺度物体总体上电中性。

F=kq₁q₂⁄r²，其中 k ≈ 9.0 × 10⁹ N·m²/C²。注意分母是 r 的平方而分子不是——距离加倍则力变为四分之一，这个平方关系在选择题里经常被换成一次关系来设陷阱。

力的方向沿两电荷的连线：同号沿连线向外（斥），异号沿连线向内（吸）。公式只给大小，方向必须靠符号判断后自己画出来。

三个或更多电荷时必须矢量叠加：先分别算出每一对的力，再按平行四边形法则合成。直接把大小相加是本节最常见的错误，尤其当几个电荷不在一条直线上时。

F = k q 1 q 2 r 2

适用条件

以一道典型题为例：两个 +2.0 × 10⁻⁶ C 的点电荷相距 0.30 m，求它们之间的力。

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本节还有 8 部分，以及配套的真题和小测验。