庫倫的電荷太大 培之電流一秒中的累計量為一「庫倫」,9×109牛頓,相當於九十萬公噸的重力
大多数时候平衡,没有电荷;但电荷不平衡时,不平衡的力量和速度都很大;
电磁波在空间游荡,所到之处,分子等的电荷平衡经常被改变,变化引起变化,比如更多的电磁波,newton physics would not work
庫倫出身兵工軍官,早年在中美洲駐紮時,把身体搞壞,回國做研究。法國大革命(1789)後退隱家園。他發現了用細長繩索弔掛一根細棍,細棍兩端對稱以維持水平。兩端若受水平方向之微力,則以的繩索之扭曲以平衡之。這「扭稱」(torsion balance)可以做很精準的力的測量(至今尚是的測量微小力的最精準工具,但這種實驗都是很難做的)。在1785-91年間,他用這工具,反覆測量,終於發現了庫倫定律:
電荷與電荷之間,同性相斥,異性相吸。其力之方向在兩電荷間之連線上。其大小與電荷間之距離之平方成反比,而與兩電荷量之大小成正比。
這是電學以數學來描述的第一步。請注意:
(1) 此定律用到了牛頓之力之觀念。(若無牛頓對力之闡述,很難想像此定律是何形式)。這成了牛頓力學中一種新的力。其與牛頓萬有引力有相同之處,如:與距離之平方成反比;亦有不同,如:可以相吸,亦可以相斥。
(2) 這定律成了「靜電學」(即電荷靜止時之各種現象)之基礎。如今所有電磁學,第一個課題必然是它。
(3) 這也是電荷單位的來源。例如:兩個相同之電荷,相距一公尺,若其相斥之力為「若干」時,稱之為一單位。原理上,這「若干」可以任意選定,所以電荷單位有好幾種。但今日「公制」(MKSA)的做法,卻是先決定電流單位「安培」(理由見後),再以一安培之電流一秒中的累計量為一「庫倫」,再間接決定這「若干」=9×109牛頓。
(4) 這9×109牛頓,相當於九十萬公噸的重力──靜電力強大的可怕。雖然也可以說一庫倫的電荷太大,但無論如何,正負電相消的趨勢是很強的。日常的物体中,雖然電荷很多,但幾乎都抵消的乾乾淨淨,呈現電中性的狀態。必須花功夫(如摩擦)才能使其呈現帶電狀。而且,一不小必就又跑去中和掉,所以難以駕馭。
因此,雖然庫倫定律描述電荷靜止時的狀能十分精準,單獨的庫倫定律的應用卻不容易。以靜電效應為主的影印機,靜電除塵、靜電喇叭等,發明年代也在1960以後,距庫倫定律之發現幾乎近兩百年。我們現在用的電器,絕大部份都靠電流,而沒有電荷(甚至接地以免產生多餘電荷)。也就是說,正負電仍是抵消,但相互移動。──河中沒水,不可能有水流;但電線中電荷為零,卻仍然可以有電流!
